Metoden möjliggör övervakning av stora, distribuerade neuronala populationer under dagar, veckor, eller månader, sätta frågor om hur dessa populationer förändras och stödja kognitiva funktioner inom räckhåll. Implantationen av flera polymera enheter och relaterade implantat konstruktion kombineras för att göra en inspelningsplattform som är kapabel till hög kanal räkna, multi-region, långsiktiga, kontinuerliga och stabila inspelningar. Demonstrerar proceduren blir Clay Smyth, en tekniker från mitt laboratorium.
För att förbereda polymerelektroder för insättning, sätt in en skruv genom riktade vertikalt orienterade hål i de två infogningsbitarna för att låsa ihop dem och hålla ihop bitarna i ett skruvstycke. Fäst dubbelsidig tejp på toppen av den andra biten, och fäst den stabiliserande biten till slutet av den första biten. Den stabiliserande bit kommer att hållas på plats av friktion.
Rikta elektrodmatrisen manuellt och fäst insättningsskyttelen i det smala ändsegmentet av den första biten. När sonden är i linje med den längsgående axeln av bit ett, följ matrisen kontakten till polyamid dubbelsidig tejp på den platta delen av bit två. Med plast tippade tlyck, som bara ansluter polyamidvingen fäst vid matrisbandet, lyft infogningsskyttelns elektrod-arrays spets från bit ett till utsidan av den stabiliserande biten.
Applicera 10 mikroliter av ett lämpligt lim på slutet av den första biten. Med hjälp av plast tippade tlyck för att kontakta endast polyamid vingen fäst vid matrisen band, använd den fyrkantiga fliken i infogningsskytteln att justera enheten med det smala segmentet av bit ett. Manipulera sidan av kiselskytteln eller pinnen för att göra små anpassningar, var noga med att undvika att applicera överdriven kraft på bandet eller skaften.
Använd sedan tåtan för att applicera skonsamt tryck nedåt på båda sidor av den stabiliserande biten och ta bort den stabiliserande biten från församlingen utan att flytta arrayen. Därefter ställer du mikromanipulatorn av den första pjäsen på en utsträckt position. Kolven kommer att glida till en terminal djup insidan av bit ett.
Laststycken ett och två på upprullningskolven. Ställ in den tredje bitens mikromanipulator i ett indraget läge. Montera den andra biten inom den övre delen av bit tre med hålen i linje och ladda bit tre på införandet mikro manipulator kolv.
Skruva bitarna på plats på undersidan av bit tre, och ladda och skruvbitarna två och tre tillsammans så att flytta insättningspunkten mikro manipulator kommer att flytta hela införandet apparaten. Ta bort skruven som håller ihop bitarna ett och två. Sätt sedan in skruven i det laterala hålet av stycke ett vinkelrätt mot kolvspåret tills skruven sätter press på kolven för att säkerställa att stycke ett rör sig i enlighet med den infällande kolven.
Piece en bör röra sig oberoende av bit två, vilket möjliggör en separat upprullning av införandet skytteln från apparaten. När enheten konstruktionen är klar, visa insättning under ett stereomikroskop, snabbt sänka stereotaktiska instrumentet på 25 mikrometer per sekund. Enheten kommer inte att tränga in i hjärnan omedelbart.
Graden av motstånd och dimpling kommer att bero på målplatsen och enhetens design. När enheten har trängt in i hjärnan, växla mikro manipulator hastighet till 10 mikrometer per sekund och sänka enheten till en till två millimeter över målet djup, visualisera enheten vingar och punkt för insättning under sänkning för att undvika tidig shuttle array lossnar. När enheten når mellan en och 0,5 millimeter över måldjupet, sakta in införandet till fem mikrometer per sekund.
Och sedan, när enheten är 500 mikrometer bort från målet, sakta in införandet till en till två mikrometer per sekund. När måldjupet nås, torka fästpunkten på basstycket efter behov och sedan förankra båda polyamidvingarna till fästplatserna för basstycket med ett lämpligt lim. Före upplösningen kommer pinnen att visas som en klotformig massa sitter ovanpå matrisen och införandet shuttle gränssnitt.
För att lösa upp pinnen, droppa försiktigt kroppstemperaturen saltlösning på arrayen vid den punkt där pinnen följs till skytteln. När pinnen har helt upplösts, kommer gränserna för matrisen att kunna urskiljas från skytteln och bit ett. När matrisen är fast på plats, använd upprullning mikromanipulator för att långsamt dra tillbaka insättningseln skytteln, fortsätter att tillämpa enskilda droppar av saltlösning på matrisen som det är att dras in i samma upprullning priser som enheten sattes in, observera gränssnittet mellan matrisen och insättningstransfern under upprullningen.
Eftersom det dras tillbaka, kommer skytteln synligt separat från polymer array, som kommer att visas genomskinligt gult mellan skaften av införandet shuttle. När enheten har dragits in helt flyttar du matriskopplingen från stycke två till en plats som inte kommer att störa efterföljande infogningar. Polymerelektrodarrayen kommer att sättas in i hjärnan och inte längre anslutas till stereotaktiska instrumentet.
Ta bort insättningstransfern och annan infogningsmaskinvara. Utför vid behov ytterligare infogningar. För konstruktion av implantatet, efter den slutliga matrisen insättning, tom saltlösning från basen pjäs, var noga med att inte störa de implanterade arrayer eller band.
Fyll kranietominerna och basstycket med ett lämpligt konstgjort duralstätmedel. Och låt tätningsmedlet bota. Placera maskinvarukopplingarna där de inte kommer att störa, och om det behövs, utför flera infogningar.
Orientera och koppla in matriskopplingarna på lämpligt sätt till inspelningsmaskinvaran, så att färgbanden är i sitt slutliga önskade läge. Slutligen, innesluta banden från den punkt där de lämnar den konstgjorda Hamburg tätningsmedel till kontakten slutar i en mer trögflytande silikon gel. Efter detta protokoll, en representativ 1, 024 kanal neurala implantat inspelning gav 375 enstaka enheter.
I detta experiment, inspelningen livslängd för en enda enhet bibehölls i minst 160 dagar i data från 19 enheter över tre olika råttor. Av de 15 funktionella apparaterna förvärvades ett registreringsutbytesmedelvärde på ungefär en enda enhet per kanal, och enskilda enheter hade avkastning på några enstaka enheter upp till ungefär två enheter per kanal. Under enhetsinfogning är det viktigt att se till att arrayskytteln är torr.
Om det inte är, det finns en hög sannolikhet att matrisen kommer att lossna från skytteln under försök till insättning. Tekniken är kompatibel med andra inspelningsmodaliteter, inklusive mikrotrådar, samt med manipulationer, inklusive elektrisk simulering och optogenetik. Denna teknik gör det möjligt för oss att spela in från samma nervceller över många dagar, vilket gör det möjligt att förstå hur svaren förändras över tiden.