Name: design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice
Uploaded: 2014-09-08T14:00:00
Duration: 15 min 43 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice at JoVE.com

We thank members of the Wilson lab for their helpful advice on the fabrication method.
This work was supported by the Simons Foundation, a NIH pathway to independence career award from the NINDS and a NARSAD Young Investigator Award (to M.M.H.) as well as grants from the NIH (to M.A.W.).

1 Design Intent <ol><li> Identifiera hjärnan regionen val (lateral geniculate kärnan (LGN, visuella talamus)) genom att bläddra igenom de sagittala delar av de elektroniska mus hjärnatlas. </li><li> Vid A / P koordinaterna (-2,3 - -2,7 mm), är LGN bredaste. Använd denna region att utforma driv botten (botten stycken). OBS: Totalt 8 självständigt rörliga elektroder kan användas för att rikta LGN (4-6 elektroder kommer att göra det till LGN är 2-4 elektroder sätts för att kompensera implantation fel, Figur 1A). </li><li> I Solidworks, rita en skiss av konstruktionskroppen (Figur 1B) i frontplanet. Klicka på skissen, och sedan använda en kombination av linjer och kurvor för att rita en skiss som kommer att innehålla konturerna för driv bas, handtag och polyamid hälften platser, enligt bilden. Säkerställ att konturen inte innehåller några öppna luckor. Klicka sedan på Exit skissar. </li><li> Därefter väljer både fram och höger plan, och klicka på &quot;Create Axis &quot;. Sedan skapar 3D kroppsmodell genom att rotera den markerade blå skiss kontur (Figur 1B) 360 °. I funktionsmenyn, klicka på &quot;kretsade Boss / Base&quot;. Välj mittlinjen som rotationsaxel. I avsnittet parametrar, under ledning 1 klicka Blind, och under vinkel väljer 360.00 deg. I det markerade avsnittet konturer, se till att den blå markerade konturen är den som valts. </li><li> Skapa en polyimid halvplatsen genom roterande röd markerade konturer 13 ° (Figur 1C, överst till vänster). Stegen är identiska med 1,4 ovan med undantag för den vinkeluppgift </li><li> Skapa en enhet hanterar genom roterande den gröna konturen 15 ° (Figur 1C, överst till höger). </li><li> Skapa den andra drivhandtaget med hjälp av cirkulärt mönster funktion (Figur 1C, nere till vänster). I funktionsmenyn, klicka på &quot;Circular Pattern&quot;. I parametrarna väljer mittlinjen som rotationsaxel. Välj 180.00 deg som vinkel och 2 som antal instanser. Se till att den första handtaget är vald under &quot;Funktioner för Pattern&quot;. </li><li> Skapa sexton polyimid halvluckor med hjälp av cirkulärt mönster funktion (Figur 1C, nere till vänster). Utför liknande motioner till 1,7, men välj den första polyimid halv facket som &quot;funktioner till Pattern&quot;. Vinkeln är 22,5 ° och antalet instanser är 16 (OBS: detta är bara 360 ° dividerat med antalet gånger du vill mönstret funktionen) </li><li> Skapa ett nytt plan som att rita polyimid kärlet. Uppnå detta genom att klicka på &quot;insert&quot; i huvudmenyn. Klicka på &quot;Reference Geometry&quot;, Markera de två sidorna av polyimid halv slots, och klicka sedan på &quot;Skapa ny plan&quot;; (Figur 1D, överst) </li><li> Skapa Microdrive kärl (skruvhålet, polyimider hål och antivridmoment skena (figur 1D, botten). Uppnå detta genom att skapaen skiss som omfattar alla dessa funktioner på det nya planet som skapas i 1.9. Observera att för de antivridmomentskenor, definiera en mittlinje mellan de två sidorna av polyamid topposition. Sedan drar de antivridmoment räls genom att skapa två cirklar vinkelrätt mot mittlinjen, vars centra är 1 radie från varandra, och sedan trimma mitt konturen. </li><li> I menyn Egenskaper, klicka på &quot;Extrude Boss / Base&quot; för att skapa antitorque järnväg och välj en blind pressa på 10 mm som går uppåt och 2 mm går nedåt. För skruvhålet och polyimid hålet, klicka på &quot;Extrude cut&quot;, och välj blinda 6mm, och några mms går uppåt för både (Figur 1E, vänster). </li><li> Mönster mikro-drive kärl 16x, med mitten som rotationsaxeln (22.5 °, 16 fall, lika avstånd), (figur 1E, höger) </li><li> På den övre delen av handtaget, dra en 3 mm x 3 mm ruta som startar vid centrum spetsen på drivhandtaget, som vetter mot mitt enXis. Extrudera detta 2 mm uppåt med hjälp av &quot;Extrude Boss&quot; funktionen. Rita cirklar med 1 mm diameter på de platser där EIB skruvarna kommer att gå på. Efteråt gör 1,5 mm &quot;Extrude Cut&quot; för att göra ett hål. Därefter, mönster lådan och hålet två gånger med hjälp av cirkulär Pattern funktionen (Text overlay: 180 °, 2 fall lika avstånd, ungefär mittaxel). </li><li> Använd mått (i mm) i Figur 1F att rita en toppstycke skiss. Använd &quot;Extrude Boss / Base&quot; för att göra en 3D-modell av den. OBS: Efter dessa steg driv designen är klar. Den fysiska enheten kroppen skapas genom processen att stereolitografi. Det finns ett antal företag som erbjuder stereolithography utskrift baserad på STL-filer. Vi rekommenderar tjänster som kan skriva ut i hårdplast (som Accura® 55), med en minsta upplösning på minst 0,1 mm. </li></ol> 2 Beredning av Hyperdrive Components <ol><li> Lägg ut en liten(: &quot;. / 0116 &#39;ID / OD 0,0071&#39; &#39;; Wall: 0,00225) bit dubbelhäftande tejp på en plan yta och skär det nödvändiga antalet 31 G polyimid rören till cirka 8 centimeter (figurerna 2A - 2B) . </li><li> Lägg ut det första lagret av styrrör på dubbelhäftande tejp, var noga med att placera styrrör så nära som möjligt till varandra på bandet. Doppa en liten mängd tunn, cyanoakrylatlim över skiktet av polyimider. (Figur 2C) </li><li> Snabbt lägga ut ett andra skikt av polyimider (figur 2D). </li><li> Skapa en platshållare fiberoptik med användning av en 26 G kanyl. Se till att det smörjs med hjälp av en teflonbaserat glidmedel innan de införlivas i enheten (figur 2E). </li><li> Applicera en linje av epoxi 4-5 mm i längd vinkelrät mot polyimid knippet (figur 2F). När epoxin har härdat (2-3 tim), ta bort tejpen från bottenlagret och reePoxy den andra sidan. När epoxin har härdat igen kan den 26 G kanyl avlägsnas och konstruktionen kapas på mitten med ett rakblad (fig 2G), vilket resulterar i två polyimid matriser, vilka var och en kan användas för en hyperdrift (fig 2H). </li><li> Skriv ut konen mallen på ett ark med OH papper och skär ett motsvarande ark av tunga aluminiumfolie (figurerna 3A - 3C). </li><li> Applicera ett lager av epoxi till aluminiumfolie och snabbt tillämpa öppenhet papper. Använda ett tungt föremål eller en träpinne, jämna ut epoxi så att det är jämnt fördelat (Figur 3D). </li><li> Klipp ut konen mall och klämma ihop med en krokodilklämma. Slutligen använder en annan klick epoxi för att permanent fästa bitarna (Figur 3E). </li></ol> 3 Final Montering av Microdrive <ol><li> Fäst EIB att drivkroppen, Och sätt tillbaka 26 G kanyl genom röret matrisen polyimid guide. Rikta in polyimid matris med drivkroppen med hjälp av fiberoptiska hål i EIB att se till att styrrören är vinkelräta mot EIB och epoxy matrisen till drivkroppen noga med att se till att ingen epoxy flyter in styrrören eller in i drivkroppen (figurerna 4A - 4C). </li><li> Sätt varje styrrör i polyimiden matrisen till ett motsvarande fäste på den inre väggen av drivkroppen. Skjut en liten ring med 33 G polyimid över varje styrröret och in i fästet och applicera en liten mängd cyanoakrylatlim för att fästa varje styrröret. (Fig 4D - 4E) Slutligen epoxi hela anordningen till den inre väggen av drivorganet och skär polyimider, så att de sticker ut just ovanför den inre läppen (fig 4F - 4G). </li><li> Bygg en microdrive församling genom att sätta en av den anpassade-built skruvar genom centrumhålet på ett toppstycke, följt av en av de 5 mm fjädrar. Skjut det yttre hålet i toppstycket över en av skenorna, och försiktigt driva skruven. Kör skruven tills fjädern når sitt minimum komprimerad längd. (Siffror 4H - 4I) Upprepa processen för varje skena / Microdrive (figur 4J). </li><li> Vrid driv array upp och ner och ta en bild av styrröret matrisen. Denna bild kommer att användas för att kartlägga placeringen av styrröret som motsvarar varje mikrostationen (figur 4K). </li><li> Sätt i en polyimid rör (0,005 &quot;) i varje styrröret från botten av drivbasen. Låt bärarröret förlänga 1-2 mm från toppen av helt sänkt mikrostationen och spela in på fotografiet identitet motsvarande mikro-enhet. (Siffrorna 4L - 4M) </li><li> Epoxi polyimid röret till mikrostationen stöd, se till att inte let epoxi köra igenom mikrostationen på våren eller skruven (figurerna 4 N, 4P - 4Q). </li><li> Sänk alla Microdrives. Skär alla polyimid rören off flush vid botten av polyimiden matrisen (figur 4O). </li><li> Montera elektroden gränssnittskortet till drivbasen med två # 00-90 x 3/16 &quot;&quot; skruvar (Figur 4R). OBS: Vid denna punkt driv array är redo att laddas med stereotrodes eller tetrodes. Mer information om tetrode konstruktion och lastning, se 10. Den tryckta drivbasen och Microdrive har utformats i Solidworks 2011 3D CAD-program: Länk till nedladdning Solidworks-filer. </li><li> Efter lastning, vänd enheten och försiktigt sänka skärmkonen över driv så att endast underdelen sticker ut. Fäst skärmkonen genom epoxying konen på drivkroppen. </li><li> När kon är fäst, strippa en liten längdtråd av rostfritt stål (.008 &#39;&#39; Bare, 0,011 &#39;&quot;Coated) och stift till EIB. Skrapa inre, aluminium del av kon med en nål och jorda ståltråd till kon med hjälp av silverfärg. När silver färgen har torkat, förstärker med en klick epoxi. Alternativt kan den ståltråd direkt fästas på kon med en klick av ledande epoxi (MG Chemicals, Surrey, Kanada). </li></ol>

<ol>
	<li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li><li>Fenno, L., Yizhar, O., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+and+application+of+optogenetics.">The development and application of optogenetics.</a> Annu Rev Neurosci. 34, 389-412 (2011).</li><li>Alexander, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+of+neuronal+activity+in+transgenic+mice+expressing+evolved+G+protein-coupled+receptors.">Remote control of neuronal activity in transgenic mice expressing evolved G protein-coupled receptors.</a> Neuron. 63, 27-39 (2009).</li><li>Halassa, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+optical+drive+of+thalamic+reticular+nucleus+generates+thalamic+bursts+and+cortical+spindles.">Selective optical drive of thalamic reticular nucleus generates thalamic bursts and cortical spindles.</a> Nat Neurosci. 14, 1118-1120 (2011).</li><li>Tsien, J. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subregion-+and+cell+type-restricted+gene+knockout+in+mouse+brain.">Subregion- and cell type-restricted gene knockout in mouse brain.</a> Cell. 87, 1317-1326 (1996).</li><li>Nestler, E. J., Hyman, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+neuropsychiatric+disorders.">Animal models of neuropsychiatric disorders.</a> Nat Neurosci. 13, 1161-1169 (2010).</li><li>Collins, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grand+challenges+in+global+mental+health.">Grand challenges in global mental health.</a> Nature. 475, 27-30 (2011).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+hippocampal+ensemble+code+for+space.">Dynamics of the hippocampal ensemble code for space.</a> Science. 261, 1055-1058 (1993).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactivation+of+hippocampal+ensemble+memories+during+sleep.">Reactivation of hippocampal ensemble memories during sleep.</a> Science. 265, 676-679 (1994).</li><li>Nguyen, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-drive+array+for+chronic+in+vivo+recording:+tetrode+assembly.">Micro-drive array for chronic in vivo recording: tetrode assembly.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</li></ol>

Författarna har ingenting att lämna ut.

Detta protokoll beskriver processen att konstruera en ultralätt microdrive array för inriktning en enda eller flera hjärnregioner i musen. Efter de slutliga stegen för konstruktion, är hyperdriften redo att implanteras med hjälp av standard kirurgisk implantation tekniker och fästas på musens skallen med tandcement. Post implantation, kan elektrod varje föras fram självständigt med hjälp av en liten skruvmejsel, medan musen är fastspända för hand. Avståndet per varv att varje elektrod förskott bestäms av stigningen hos skruven. Med hjälp av skruvarna som refereras här förskott varje elektrod cirka 150 mm per varv, men halv och kvartsvarv kan användas för högre upplösning. Måtten på skissen i figur 1B bestämma den totala storleken på implantatet är därför ett självklart sätt att skala implantat i två riktningar för att ändra måtten på den kritiska skiss. Dessutom, the längden på skruvarna kan utökas för att rikta djupare hjärnstrukturer. Vi rekommenderar skräddarsydda titanskruvar, som de är lätta och mindre spröda än stål. Notera att de antitorque skenor behöva skalas linjärt med skruvlängd, och vid denna punkt som vi inte har bestämt den maximala längden vid vilken dessa strukturer kan skrivas ut. För att rikta sig mot flera hjärnregioner, kan formen på bottenstycket modifieras. Tillsatsen av kända stora brickor (tjocklek 200 um), skulle kunna ge distanser som behövs mellan polyimider riktar separata hjärnstrukturer (exempelvis hippocampus och prefrontala cortex). Dessa kan ingå i bottenstycket monteringssteg, och senare avbröt efter epoxin härdar. En stor begränsning av denna design är dess beroende av proprietär programvara (Solidworks i detta fall). Framtida utveckling av open source-program som tillhandahåller användarvänliga gränssnitt som bidrar till att utforma dessa system med minimal ingenjörs backgrundan skulle vara av enorm nytta för neurovetenskap samhället. Denna metod ger flera fördelar jämfört med existerande metoder. För det första är designen enkel, beroende av mycket få skisser (Figur 1). För det andra är det extremt lätt, kräver ingen dentalcement eller tungt material att gå in i sin församling. Sammantaget, det väger omkring 1,7 g - nästan en tredjedel av vikten hos kommersiellt tillgängliga implantat av liknande funktionalitet. Tredje, det krävs ingen specialiserad utrustning för att göra - implantatkroppen kan 3D tryckta från flera källor (t.ex. approto.com, men det finns flera andra); skruvarna kan skräddarsys (t.ex. antrinonline.com); fjädrarna är kommersiellt tillgängliga (exempelvis leesprings.com); och som ett resultat hela monteringsprocessen kan ske på en dag. Slutligen har dessa implantat använts för att spela in från flera områden i hjärnan under naturliga födosök, strukturerade beteende uppgifter och sömn (figur5). Framtida tillämpningar av denna metod innefattar att genomföra sin skalbarhet. Det är troligt att implantatet kan dubbelriktat skalas helt enkelt genom att ändra 1) storleken på skissen i figur 1B och 2) antalet Microdrive behållare (Figur 1D) mönstrade. Till exempel kan den skalas ned för att spela in från fritt beter möss tidigt i utvecklingen, och skalas upp för att spela in från råttor, kaniner, illrar och kanske icke-humana primater. Ett sista ord är att påminna läsaren om att avgörande för ett framgångsrikt genomförande av den skisserade metoden är till prototyp alla ändringar som genomförs för att STL konstruktions bifogade filer. Läsaren kommer att märka, till exempel att den bifogade design innehåller en &quot;figur 8&quot; antitorque järnväg. Detta var den bästa designen möjligt med tanke på begränsningen av 3D-utskrifter, eftersom det ofta krävs att vi borra dessa hål. Att ha det vara en cirkel, skulle compromise stabilitet, men att ha det vara en offentlig en vinklad form skulle begränsa möjligheten att fixa 3D utskrift brister genom borrning.

Mus musculus har, på grund av sin genetiska spårbarhet, snabbt blivit djurmodell för val för fysiologer intresserade av mikrokrets-nivå dissektion av genetiskt identifierade nervceller och utreda musmodeller av mänskliga sjukdomar. Exempelvis har den nyligen införda kausala genetiska verktyg, såsom optogenetic och kemiska genetiska ställdon tillåts experimental att testa nödvändighet och tillräcklighet identifierade neurala kretsar beteende 1-4. Den stora tillgången på rekombinanta transgena förar mus linjer (Cre-linjer), har förstärkt den experimentella lätthet med vilken neuron subtyper är riktade, lägga till värdet av musen för dessa experiment 5. Likaså har genetiska skärmar och genom breda sammanslutningar av vanliga neurologiska och psykiatriska störningar lättade identifieringen av genetiska riskfaktorer för hjärn sjukdom 6,7. Dessa framsteg, i kombination med den växandeverktygslåda för genetisk manipulation och genomteknik i möss, har gjort det organismen i valet för att modellera mänskliga sjukdomar. Kombinationen av sjukdomsmodeller och kausala genetiska verktyg ger ett unikt tillfälle för att förstå hjärnans sjukdomar och identifiera mål kretsnivå för insatser. För att till fullo dra nytta av dessa molekylära verktyg och få inblick i mikrokrets funktion i hälsa och sjukdom, är det viktigt att koppla dem med fysiologiska avläsning av hjärnans aktivitet. Idealt skulle försöks kunna övervaka ett stort antal neuroner samtidigt bibehålla den enda cellupplösning. Cellulära, multi-elektrod inspelningar i fritt beter djur ger sådan möjlighet; dock har användningen av denna teknologi i mus varit begränsad. För att spela in från små mål (t.ex. CA1 skiktet i hippocampus), är nödvändigt eftersom små rörelser i registreringselektrod efter Surgic användning av justerbara elektroderal implantation gör det omöjligt att upprätthålla inspelningsstabiliteten 8,9. Traditionellt de metoder som har använts för att flytta elektroder i hjärnan införa viktbegränsningar när de används i musen, vilket gör det svårt att koppla inspelning av ett stort antal nervceller med uppträdande i denna organism. Här är metoder införs för att tillverka miniatyr, ultralätta, mikroelektrod arrayer som är individuellt anpassade till hjärnan regionen blir måltavla, optogenetik-kompatibel och lätt monteras från kommersiellt tillgängliga delar. Varje &quot;mikrodrivanordning&quot; inom flerelektrod &quot;hyperdrift&quot; utnyttjar en fjäder-och-skruvmekanism för att föra fram elektroden och en plastskena, som är inbyggd i den hyperdrift kroppen, för att motverka moment från skruven. För det första är arbetet med att utforma de hyperdrive organ och microdrives i ett CAD-program för 3D-utskrift som beskrivs. Genom att designa hyperdrive organ som är anpassadeför specifika strukturer, är det möjligt att öka precisionen i inriktning och för att ytterligare öka utbytet av preparatet. För det andra är den tillverkningsprocess som beskrivs i detalj, varvid den flerelektroduppsättningen monteras för hand från delar som är kommersiellt tillgängliga. Denna teknik har använts med framgång, för att spela in från ensembler av nervceller i hippocampus, thalamus och cortex i fritt bete djur under naturligt födosök och operanta uppgifter.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="618">
	<tbody>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Part Name</td>
			<td style="width:131px;">Manufacturer&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Catalogue # (if applicable)</td>
			<td style="width:176px;">Part Description</td>
		</tr>
		<tr height="81">
			<td height="81" style="height:81px;width:169px;">Microdrive screws</td>
			<td style="width:131px;">Antrin</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Half Circle .6UNM Titanium Screws. 8mm thread. 9mm length from under head.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Tap-ease</td>
			<td style="width:131px;">AGS CO.</td>
			<td style="width:143px;">#TA2</td>
			<td style="width:176px;">Tapping Grease</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Microdrives</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">See .STL file</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Drive Body</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">See .STL file</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="81" rowspan="4" style="height:81px;width:169px;">Outer Polyimide Guide Tube</td>
			<td rowspan="4" style="width:131px;">Minvasive Components&#160;&#160;</td>
			<td rowspan="4" style="width:143px;">IWG Item # 72113300022-012</td>
			<td style="width:176px;">Length:12&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID:.0071&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">OD:.0116&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">WALL:.00225&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="81" rowspan="4" style="height:81px;width:169px;">Inner Polyimide Guide Tube</td>
			<td rowspan="4" style="width:131px;">Minvasive Components&#160;</td>
			<td rowspan="4" style="width:143px;">IWG Item # 72113900001-012</td>
			<td style="width:176px;">Length: 12&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID:.0035&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">OD:.0055&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">WALL:.001&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Grounding Wire</td>
			<td style="width:131px;">A-M Systems, Inc.</td>
			<td style="width:143px;">&#160;Catalog # 791900</td>
			<td style="width:176px;">.008&#39;&#39; Bare, .011&#39;&#39; Coated</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;"></td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Tri-Flow&#160;</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Teflon based lubricant - Aerosol</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="181" rowspan="5" style="height:181px;width:169px;">Microdrive Springs</td>
			<td rowspan="5" style="width:131px;">Lee Spring</td>
			<td rowspan="5" style="width:143px;">Part # CB0050B 07 E</td>
			<td style="width:176px;">Outside Diameter: 1.016 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Hole Diameter: 1.193 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Wire Diameter: 0.127 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Free Length 10.160 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">Solid Length 3.581 mm</td>
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="80" rowspan="2" style="height:80px;width:169px;"><a name="RANGE!A24">Z-poxy 5 Minute</a></td>
			<td rowspan="2" style="width:131px;">Pacer Technology (Zap)</td>
			<td rowspan="2" style="width:143px;">PT37</td>
			<td rowspan="2" style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">&#160;Silver Paint</td>
			<td style="width:131px;">&#160;GC Electronics</td>
			<td style="width:143px;">&#160;Part #: 22-023</td>
			<td style="width:176px;">Silver Print II</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:169px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:131px;">Tri-Flow&#160;</td>
			<td align="right" rowspan="2" style="width:143px;">20009</td>
			<td rowspan="2" style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="100" rowspan="3" style="height:100px;width:169px;">26 Gauge Hypodermic Tube - Stainless Steel</td>
			<td rowspan="3" style="width:131px;">Small Parts&#160;</td>
			<td rowspan="3" style="width:143px;">HTXX-26T-12-10</td>
			<td style="width:176px;">Length: 12&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID: .012&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">OD: .018&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">EIB screws</td>
			<td style="width:131px;">Component Supply Co.</td>
			<td style="width:143px;">MX-0090-03SP</td>
			<td style="width:176px;">#00-90 x 3/16&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Fine Scissors - Toughcut</td>
			<td style="width:131px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:143px;">14058-09</td>
			<td style="width:176px;">22mm</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Transparency Paper</td>
			<td style="width:131px;">3M</td>
			<td style="width:143px;">PP2500</td>
			<td style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Aluminum Foil</td>
			<td style="width:131px;">Reynold&#39;s Wrap Heavy Duty</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Extra Thick</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice

Antalet fysiologiska undersökningar i musen, Mus musculus, har upplevt en senaste tidens uppgång, parallellt tillväxten i metoder för genetisk inriktade på mikrokrets dissekering och sjukdomsmodellering. Införandet av optogenetik, till exempel, har tillåtit för dubbelriktad manipulering av genetiskt identifierade neuroner, vid en oöverträffad temporal upplösning. För att dra nytta av dessa verktyg och få insikt i dynamiska samspelet mellan hjärnmikrokretsar, är det viktigt att man har förmågan att spela in från ensembler av nervceller djupt inne i hjärnan på denna lilla gnagare, både i huvud-fast och fritt beter preparat. För att spela in från djupa strukturer och distinkta cellager krävs ett preparat som ger en exakt utvecklingen av elektroder mot önskade hjärnan. För att spela in neurala ensembler, är det nödvändigt att varje elektrod vara oberoende rörliga, vilket gör att försöksledaren att lösa enskilda celler medan neighbOring elektroder ostört. För att göra både i en fritt bete mus kräver en elektrod enhet som är lätt, elastisk och mycket anpassningsbar för inriktning specifika hjärnstrukturer. En teknik för att utforma och tillverka miniatyr, ultralätt vikt, Microdrive elektrodanordningar som är individuellt anpassade och lätt monteras från kommersiellt tillgängliga delar presenteras. Dessa enheter är skalbar och kan anpassas till strukturen blir måltavla; det har använts med framgång för att spela in från talamiska och kortikala regioner i en fritt bete djur under naturligt beteende.

Implantat konstruktion är en process som börjar med utformningen av 3D tryckta hyperdrift (figur 1), fortsätter till konstruktionen av bottenstycket (figur 2), den skärmkonen (Figur 3), och den slutliga monteringen av hyperdrift, genom individuell konstruktion av de microdrives (Figur 4). Dessa steg följs av laddar Microdrive med elektroder (se 10). Efter detta steg är det möjligt att använda dessa enheter för att spela in från flera områden i hjärnan. I figur 5, exempel skrivs från en samtidig inspelning av sido geniculate kärnan (LGN) och Hippocampus (HPC) visas. Stabiliteten av de enskilda enheterna som visas i figur 5B har varit anmärkningsvärd, visar konsekventa vågformer under en kurs på flera dagar. Dessa neuroner bekräftades att LGN nervceller genom att vara lyhörd för lysdiod stimulering, vilket framgår av denperistimulus tid histogram (PSTH) i figur 5C. I samma preparat, var HPC lokal fältpotential registreras som en proxy för beteendetillstånd. Dessa spår visade kraftiga våg krusningar (Figur 5D), under beteende inaktivitet, motsvarande deras hippocampus ursprung. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig1highres.jpg" /> Figur 1 Utforma hyperdriften i Solidworks. A. Schematisk bild av en koronalt sektion av en mushjärna i A / P-koordinater -2,3 - -2,7 mm från bregma. Fyra individuella polyimider (300 nm) dras över cortex, som visar inriktningen på LGN-regionen (röd) med elektroder. B. Skiss av designkroppen. Revolving den blå konturen 180 ° resulterar i en kroppsmodell 3D-design (infälld). C. Tillsats av polyimid platser och driv handtag till designkroppen. Revolver den röda highlighted konturer i B med 13 ° ger en polyimid halv slot (överst till vänster). En drivhandtaget till av revolverande den gröna konturen i B med 15 ° (överst till höger). Det andra handtaget tillsätts med hjälp av cirkulärt mönster funktionen (nederst till vänster). Samma funktion kan användas för att skapa de 16 polyimid halvplatser (nere till höger). D. En ny plan läggs till designen (överst), som gör det möjligt att skapa en ny skiss för mikrostationen behållare, som består av skruvhålet, polyimider hål och antitorque järnväg (nederst). E. Dessa funktioner kommer att genomföras i konstruktionen med hjälp av de skurna och extrudera funktioner och kretsade 360 ° för att skapa 16 kärl. F. Mått på toppstycket sketch (vänster) och 3D-modellen (höger ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> <img alt= &quot;Bild 2&quot; src = &quot;/ filer / ftp_upload / 51675 / 51675fig2highres.jpg&quot; /&gt; Figur 2 Förbereda botten bit av hyperdrive. A. Den första polyimid Röret placeras på dubbelhäftande tejp. B. Efterföljande Rören placeras individuellt, var noga med att minimera utrymmet mellan rören. C. Efter det första lagret är anlagd , ett tunt lager av cyanoakrylat lim appliceras D. Ett andra skikt av polyimider sättes snabbt innan limmet har torkat. E. På toppen av polyimider knippet, är en 26 G kanyl sattes som en platshållare för den optiska fibern. F . Hela konstruktionen är säkert fastsatt med en droppe epoxi. G. Efter avlägsnande av kanylen, kan konstruktionen skäras i mitten med ett rakblad, vilket gav två identiska bottenstycken. H. Se på snittytan av en färdig bottenstycke, som visar de två dubbla rader med fyra polyimideroch hålet för den optiska fibern. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig3highres.jpg" /> Figur 3 Montering av hyperdriften. A. Polyimiden matrisen sätts in i drivkroppen, och i linje med det elektroniska gränssnittskortet (EIB) med 26 G kanyl. B. En liten mängd epoxi används för att fästa polyimid matrisen till drivkroppen. C. En andra tillämpning av epoxi kan vara nödvändigt, varefter överflödig epoxi bör dremeled bort D. Ovanifrån på drivkroppen med matrisen insatt. E. Med hjälp av en liten bit av 33 G polyimid slangar, ytter styrrör bifogas i motsvarande hål i drivkroppen. F. </strong&gt; Alla yttre styrrör ska mappas till en skena, var noga med att minimera spänningar i rören. G. Efter alla yttre styrrör mappas bör de säkras med epoxy och skär strax ovanför den inre läppen. H. En Microdrive montering, som består av en specialbyggd skruv, en 5 mm fjäder och ett toppstycke ska monteras och placeras över en skena som motsvarar ett av styrrören. I. Varje mikrodrivanaggregatet bör noggrant skruvas in i drivkroppen. J. Efter montering bör varje styrrör har en motsvarande mikrodrivan K. Undersidan av polyimiden matris L -.. M. Polyamid rör (0,005 &quot;) infogas i varje yttre styrröret. N. Varje inre styrröret bör passa väl in i gaffeln för det motsvarande mikrostationen. O. De inre polyimid Rören fästs med epoxi till motsvarande Microdrive ochklippa så kort som möjligt. Efter alla inre styrrören är epoxied, bör de inre styrrören sticker ut från polyimid-matrisen skäras jäms med matris läppen. P. Inverterad makro syn på enheten under det inre styrröret belastning. Q. Top makro syn på driv under innerstyrröret belastning. R. Färdigmonterad hyperdrive med EIB bifogas, redo att laddas med elektroder. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig4highres.jpg" /> . Figur 4 Förbereda skärmkonen A. Cone mall finns på ett OH papper B -. D. Ett ark av aluminiumfolie limmas på mallen med ett tunt lager av epoxi. E. &lt;<html> / Strong&gt; Efter klippa ut mallen, konen bildas och limmas ihop med epoxi. <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig5highres.jpg" /> Figur 5. Multi-site inspelning med hjälp av ultralätta vikt hyperdrive. A. Bild på ett fritt bete mus med hyperdriften implanterade. B. Exempel på två enhet vågformer inspelningar från den här musen. C. Vänster, Coronal delen av mushjärna belyser sido geniculate kärnan, där några av elektrod sänktes. Höger, exempel peristimulus tids histogram (PSTHs) av två LGN nervceller i linje med visuell stimulans (gula fältet). D. Höger, koronala delen belyser hippocampus (HPC), där en annan uppsättning elektroder sänktes. Höger, Exempel på lokal fältpotential inspelning av ett hippocampus rippel (röd markering). nt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig6highres.jpg" /> Figur 6 Översikt av drivkomponenter. (Vänster) Omfattande översikt av hyperdrive komponenter. (Höger) Illustration av na individuella mikrostationen montering.

Watch this Scientific Journal Video about Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice at JoVE.com

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

Understanding the neural substrates of behavior requires brain circuit ensemble recording. Because of its genetic tractability, the mouse offers a model for circuit dissection and disease mimicry. Here, a method of designing and fabricating miniaturized probes is described that is suitable for targeting deep brain structure in the mouse.

Design och tillverkning av Ultralight Vikt, Justerbara flerelektrod Sonder för Elektro Inspelningar i möss

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electrophysiological Recordings from the Giant Fiber Pathway of D. melanogaster

Electrophysiological Recordings from the Giant Fiber Pathway of D. melanogaster

Elektrofysiologiska inspelningar från Giant Fiber stig D. melanogaster</em

When startled adult D. melanogaster react by jumping into the air and flying away. In many invertebrate species, including D. melanogaster, the "escape" ...

Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

Multi-elektrod Array Inspelningar av neuronala laviner i Organotypic kulturer

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output.  During development, this activity is important for the ...

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

Konstruktion och montering av en Motoriserad Ultralätt Microdrive för kronisk neurala inspelningar i små djur

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

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

Dubbla Elektrofysiologiska Inspelningar av synaptiskt-framkallade astrogliala och neuronala svar i akut hippocampus skivor

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

A Computer-assisted Multi-electrode Patch-clamp System

Ett Datorstödd Multi-elektrod Patch-clamp System

The patch-clamp technique is today the most  well-established method for recording electrical activity from individual  neurons or their subcellular ...

Electrophysiological and Morphological Characterization of Neuronal Microcircuits in Acute Brain Slices Using Paired Patch-Clamp Recordings

Elektro och morfologisk karakterisering av neurala Microcircuits i akut hjärnan skivor Använda Kopplade Patch-Clamp Inspelningar

The combination of patch clamp recordings from two (or more) synaptically coupled neurons (paired recordings) in acute brain slice preparations with ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Likström stimulering och Multi-elektrod Array Registrering av krampliknande symtom hos möss Brain skiva beredning

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

Spiral Ganglion Neuron Explant Culture and Electrophysiology on Multi Electrode Arrays

Spiral ganglion Neuron Explantation kultur och elektrofysiologi på Multi Elektrod matriser

Spiral ganglion neurons (SGNs) participate in the physiological process of hearing by relaying signals from sensory hair cells to the cochlear nucleus in ...

A Visual Guide to Sorting Electrophysiological Recordings Using 'SpikeSorter'

En visuell guide till Sortering elektrofysiologiska inspelningar Använda &quot;SpikeSorter&quot;

Few stand-alone software applications are available for sorting spikes from recordings made with multi-electrode arrays. Ideally, an application should be ...