Name: design and assembly of an ultra-light motorized microdrive for chronic neural recordings in small animals
Uploaded: 2012-11-08T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door de Ester en Joseph Klingenstein Fonds, de McKnight Endowment Fund, en NINDS 1R01NS066408-01A1.

1. Overzicht van componenten <ol><li> Een complete microdrive bestaat uit verschillende hoofdonderdelen (Figuur 1): een chassis dat dient als opbouw voor de aandrijving een motor met een fijn schroefdraad uitgaande as, een van schroefdraad shuttle dat de elektroden draagt ​​en biedt een bijzondere elektrische aansluiting en een Omnetics (of gelijkwaardig) connector. </li><li> Het chassis, elektrode shuttle, en elektrode shuttle buizen zijn aangepaste onderdelen die zijn ontworpen met 3D CAD-softwa...

     

<ol>
	<li>O'Keefe, J., Dostrovsky, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hippocampus+as+a+spatial+map.">The hippocampus as a spatial map.</a> Brain Research. 34, 171-175 (1971).</li><li>Pennartz, C. M., Berke, J. D., Graybiel, A. M., Ito, R., Lansink, C. S., van der Meer, M., Redish, A. D., Smith, K. S., Voorn, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Corticostriatal Interactions during Learning, Memory Processing, and Decision. 29, 12831-12838 (2009).</li><li>Kepecs, A., Uchida, N., Zariwala, H., Mainen, Z. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+correlates,+computation,+and+behavioural+impact+of+decision+confidence.">Neural correlates, computation, and behavioural impact of decision confidence.</a> Nature. 455, 227-2231 (2008).</li><li>Hahnloser, R. H. R., Kozhevnikov, A. A., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ultra-sparse+code+underlies+the+generation+of+neural+sequences+in+a+songbird.">An ultra-sparse code underlies the generation of neural sequences in a songbird.</a> Nature. 419, 65-70 (2002).</li><li>Leonardo, A., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ensemble+Coding+of+Vocal+Control+in+Birdsong.">Ensemble Coding of Vocal Control in Birdsong.</a> J. Neurosci. 25 (3), 652-661 (2005).</li><li>Yamamoto, J., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+chronically+implantable+precision+motorized+microdrive+array+for+freely+behaving+animals.">Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals.</a> J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).</li><li>Fee, M. S., Leonardo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miniature+motorized+microdrive+and+commutator+system+for+chronic+neural+recording+in+small+animals.">Miniature motorized microdrive and commutator system for chronic neural recording in small animals.</a> J. Neurosci. Methods. 112, 83-94 (2001).</li><li>&#214;lveczky, B. P., Otchy, T. M., Goldberg, J. H., Aronov, D., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+the+neural+control+of+a+complex+motor+sequence+during+learning.">Changes in the neural control of a complex motor sequence during learning.</a> J. Neurophys. 106, 386-397 (2011).</li><li>Otchy, T. M., &#214;lveczky, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Sensory+Experience+on+the+Development+and+Maintenance+of+a+Motor+Program+Underlying+a+Complex+Motor+Sequence.">Effects of Sensory Experience on the Development and Maintenance of a Motor Program Underlying a Complex Motor Sequence.</a> Soc. for Neurosci. Abstr. , (2011).</li><li>Goldberg, J. H., Adler, A., Bergman, H., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Singing-related+neural+activity+distinguishes+two+putative+pallidal+cell+types+in+the+songbird+basal+ganglia:+comparison+to+the+primate+internal+and+external+pallidal+segments.">Singing-related neural activity distinguishes two putative pallidal cell types in the songbird basal ganglia: comparison to the primate internal and external pallidal segments.</a> J. Neurosci. 30 (20), 7088-7098 (2010).</li><li>Goldberg, J. H., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Singing-related+neural+activity+distinguishes+four+classes+of+putative+striatal+neurons+in+the+songbird+basal+ganglia.">Singing-related neural activity distinguishes four classes of putative striatal neurons in the songbird basal ganglia.</a> J. Neurophys. 103 (4), 2002-2014 (2010).</li><li>Venkatachalam, S., Fee, M. S., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miniature+headstage+with+6-channel+drive+and+vacuum-assisted+microwire+implantation+for+chronic+recording+from+neocortex.">Miniature headstage with 6-channel drive and vacuum-assisted microwire implantation for chronic recording from neocortex.</a> J. Neurosci. Methods. 90, 37-46 (1999).</li><li>Shirvalkar, P. R., Shapiro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Construction+of+a+Cost+Effective+Headstage+for+Simultaneous+Neural+Stimulation+and+Recording+in+the+Water+Maze.">Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze.</a> J. Vis. Exp. (44), e2155 (2010).</li></ol>

Het protocol hier gepresenteerde zal resulteren in een apparaat dat in staat van hoge kwaliteit opnames met minimale bewegingsartefacten alleen als de juiste zorg wordt genomen met de bouw. De passing van de shuttle in het chassis als van groot belang: te strak en het risico van overbelasting van de motor is hoog, te los en het risico van significante bewegingsartefact hoog. Een ideale pasvorm kan de shuttle naar de gehele lengte van de schroefas te reizen zonder kantelen uit positie of klapperen. <p class="jove_con...

<table border="1"&gt;<tbody&gt;<tr&gt;<td<strong&gt; Naam van item</strong</td&gt;<td<strong&gt; Bedrijf</strong</td&gt;<td<strong&gt; Catalogusnummer</strong</td&gt;<td<strong&gt; Opmerkingen</strong</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Chassis</td&gt;<td&gt; Op maat</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; Knippen van PEI</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Elektrode Shuttle</td&gt;<td&gt; Op maat</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; Knippen van PEI</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Shuttle Tubes</td&gt;<td&gt; Op maat</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; Knippen van roestvrij staal</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Connector</td&gt;<td&gt; Omnetics</td&gt;<td&gt; A7886-001</td&gt;<td&gt; Mates aan A7877-001</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Motor w / Gearhead</td&gt;<td&gt; Faulhaber</td&gt;<td&gt; 0206-A-001-B-021-47: 1</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Draad Guide</td&gt;<td&gt; Klein materiaal, Inc</td&gt;<td&gt; SWPT-0113-12</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Elektrode Guide</td&gt;<td&gt; Klein materiaal, Inc</td&gt;<td&gt; SWPT-0045-12</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 10MΩ Pt-Ir elektroden</td&gt;<td&gt; Arrays, Inc</td&gt;<td&gt; PI2PT310.0H3</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Platinum Wire</td&gt;<td&gt; AM Systems</td&gt;<td&gt; 772000</td&gt;<td&gt; Voor elektrodedraden</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Silver Wire</td&gt;<td&gt; AM Systems</td&gt;<td&gt; 786000</td&gt;<td&gt; Voor aardedraad</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Tungsten Wire</td&gt;<td&gt; AM Systems</td&gt;<td&gt; 797000</td&gt;<td&gt; Voor elektrodepennen</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Transparantie</td&gt;<td&gt; 3M</td&gt;<td&gt; AF4300</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Torr Seal</td&gt;<td&gt; Varian</td&gt;<td&gt; 9530001</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Kwik-Cast</td&gt;<td&gt; WPI</td&gt;<td&gt; KWIK-CAST</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Cyanoacrylaat</td&gt;<td&gt; Krazy Glue</td&gt;<td&gt; KG517</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Fast-Set Epoxy</td&gt;<td&gt; Hardman</td&gt;<td&gt; 04001</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Lichte minerale olie</td&gt;<td&gt; Sigma</td&gt;<td&gt; M5310</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Chloorloog</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Zijkniptang</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Scalpel mesje</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Forceps</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Drive jig</td&gt;<td&gt; Op maat</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; Epoxy de paring connector om een ​​spuit of stok</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Kleine Vice</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;</tbody&gt;</table

design and assembly of an ultra-light motorized microdrive for chronic neural recordings in small animals

De mogelijkheid om chronisch opnemen van populaties van neuronen in vrij gedragen dieren heeft bewezen een waardevol instrument voor het ontleden van de functie van de neurale circuits die ten grondslag liggen een verscheidenheid aan natuurlijke gedrag, met inbegrip van navigatie 1, besluitvorming 2,3, en het genereren van complexe motorische sequenties 4 , 5,6. Vooruitgang in precisiebewerking heeft het mogelijk gemaakt voor de fabricage van lichtgewicht apparaten die geschikt zijn voor chronische opnamen in kleine dieren, zoals muizen en zangvogels. Het vermogen om de elektrode aan te passen met kleine afstand bediende motoren verder toegenomen opbrengst de opname in verschillende contexten gedrag doordat dier handling. 6,7 Hier beschrijven we een protocol bij een ultra-light gemotoriseerd microdrive voor de lange termijn chronische opnamen in kleine dieren te bouwen. Ons ontwerp is ontstaan ​​uit een eerder gepubliceerde versie 7, en is aangepast voor gemakkelijk gebruik en kosten-doeltrefVeness praktischer en toegankelijk voor een breed scala van onderzoekers. Deze beproefde ontwerp 8,9,10,11 maakt fijne positionering van elektrodes op afstand over een bereik van ~ 5 mm en weegt minder dan 750 mg wanneer gemonteerd. We presenteren het complete protocol voor hoe te bouwen en monteren deze stations, met inbegrip van 3D CAD tekeningen voor alle custom Microdrive componenten.

Watch this Scientific Journal Video about Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals at JoVE.com

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

Het ontwerp, de fabricage en assemblage van een ultra-licht gemotoriseerd Microdrive wordt beschreven. Het apparaat biedt een kosteneffectieve en eenvoudig te gebruiken oplossing voor chronische opnames van afzonderlijke eenheden in kleine gedragen dieren.

Ontwerp en Montage van een Ultra-light Gemotoriseerde Microdrive voor Chronische Neurale Opnamen in Kleine Dieren

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electrode Fabrication and Implantation in Aplysia californica for Multi-channel Neural and Muscular Recordings in Intact, Freely Behaving Animals

Electrode Fabrication and Implantation in Aplysia californica for Multi-channel Neural and Muscular Recordings in Intact, Freely Behaving Animals

Elektrode Fabrication en Implantatie in Aplysia californica Voor Multi-channel Neurale en gespierd Recordings in Intact, Vrij Behaving Dieren

Recording from key nerves and muscles of Aplysia during feeding behavior allows us to study the patterns of neural control in an intact animal.  ...

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

Een dunne-schedel Window Techniek voor chronische Twee-foton In vivo Imaging Murine Microglia in modellen van ontstekingsprocessen

Traditionally in neuroscience, in vivo two photon imaging of the murine central nervous system has either involved the use of open-skull1,2 or ...

Combining Behavioral Endocrinology and Experimental Economics: Testosterone and Social Decision Making

De combinatie van Behavioral Endocrinologie en Experimentele Economie: Testosteron en Sociaal Decision Making

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in ...

Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze

Ontwerp en Bouw van een kosteneffectieve Headstage voor Simultaneous neurale stimulatie en opnemen in het Water Maze

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial ...

High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode

High-density EEG-registraties van de vrij bewegende muizen met behulp van Polyimide op basis van micro-elektrode

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Dubbele Elektrofysiologische Opnames van synaptisch-opgeroepen astrogliale en Neuronale responsen bij acute hippocampus Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

A Procedure for Implanting Organized Arrays of Microwires for Single-unit Recordings in Awake, Behaving Animals

Een procedure voor het implanteren van georganiseerde Arrays van microwires voor Single-unit Opnamen in Awake, Gedragen Dieren

In vivo electrophysiological recordings in the awake, behaving animal provide a powerful method for understanding neural signaling at the single-cell ...

Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice

Ontwerp en de fabricage van Ultralight Gewicht, verstelbare Multi-elektrode Probes voor elektrofysiologische registraties in Muizen

The number of physiological investigations in the mouse, mus musculus, has experienced a recent surge, paralleling the growth in methods of genetic ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Gelijktijdige opnamen van corticale lokale veld Potentials, elektrocardiogram Electromyogram en ademhaling ritme van een vrij bewegende Rat

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

Chronische implantatie van geheel-corticale Electrocorticographic Array in de gemeenschappelijke Hapalomys

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...