Abstract
माउस, मुसलमानों मस्कुलस में शारीरिक जांच की संख्या, Microcircuit विच्छेदन और रोग मॉडलिंग के लिए लक्षित कर आनुवंशिक के तरीकों में विकास paralleling, एक हाल ही में वृद्धि का अनुभव किया है. optogenetics का परिचय, उदाहरण के लिए, एक अभूतपूर्व अस्थायी समाधान पर, आनुवंशिक रूप से पहचान न्यूरॉन्स की द्विदिश हेरफेर के लिए अनुमति दी गई है. इन उपकरणों को भुनाने और मस्तिष्क microcircuits के बीच गतिशील बातचीत में जानकारी हासिल करने के लिए, यह एक दोनों सिर से तय की और स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर रही तैयारियों में गहरी इस छोटे कृंतक के मस्तिष्क के भीतर न्यूरॉन्स की टुकड़ियों से रिकॉर्ड करने की क्षमता है कि आवश्यक है. गहरी संरचनाओं और अलग सेल परतों से रिकॉर्ड करने के लिए वांछित मस्तिष्क क्षेत्रों की ओर इलेक्ट्रोड की सटीक उन्नति की अनुमति देता है कि एक तैयारी की आवश्यकता है. तंत्रिका ensembles रिकॉर्ड करने के लिए, यह प्रत्येक इलेक्ट्रोड neighb जाते वक्त व्यक्ति की कोशिकाओं को हल करने के लिए प्रयोगकर्ता की अनुमति, स्वतंत्र रूप से चल होना आवश्यक है किoring इलेक्ट्रोड undisturbed. एक स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर माउस में दोनों ऐसा करने के लिए, हल्के लचीला, और विशिष्ट मस्तिष्क संरचना लक्षित करने के लिए उच्च अनुकूलन है कि एक इलेक्ट्रोड ड्राइव की आवश्यकता है.
व्यक्तिगत रूप से अनुकूलन और आसानी से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध भागों से इकट्ठा कर रहे हैं कि microdrive इलेक्ट्रोड सरणियों डिजाइन और लघु, ultralight वजन, fabricating के लिए एक तकनीक प्रस्तुत किया है. इन उपकरणों को आसानी से स्केलेबल हैं और संरचना निशाना बनाया जा रहा करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है; यह प्राकृतिक व्यवहार के दौरान एक स्वतंत्र रूप से बर्ताव जानवर में thalamic और cortical क्षेत्रों से रिकॉर्ड करने के लिए सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया है.
Introduction
मुसलमानों मस्कुलस जल्दी आनुवंशिक रूप से पहचान न्यूरॉन्स की Microcircuit स्तर के विच्छेदन में और मानव रोग के माउस मॉडल की जांच में रुचि physiologists के लिए पसंद के पशु मॉडल बन गया है, इसकी वजह से आनुवंशिक Tractability के लिए है. उदाहरण के लिए, ऐसे optogenetic और रासायनिक आनुवंशिक actuators के रूप में कारण आनुवंशिक उपकरण, की हाल ही में शुरू experimentalists व्यवहार 1-4 में पहचान तंत्रिका सर्किट की आवश्यकता है और प्रचुरता का परीक्षण करने के लिए अनुमति दी गई है. पुनः संयोजक ट्रांसजेनिक माउस ड्राइवर लाइनों (CRE लाइनों), की व्यापक उपलब्धता इन प्रयोगों 5 के लिए माउस के मूल्य को जोड़ने, न्यूरॉन उपप्रकार लक्षित कर रहे हैं जिसके द्वारा प्रयोगात्मक आसानी परिलक्षित किया है.
इसी तरह, आनुवंशिक स्क्रीन और सामान्य तंत्रिका विज्ञान और मानसिक विकारों के जीनोम चौड़ा संघों मस्तिष्क बीमारी 6,7 के लिए आनुवंशिक जोखिम कारकों की पहचान की है. बढ़ते के साथ संयुक्त इन अग्रिमों,आनुवंशिक हेरफेर और चूहों में जीनोम इंजीनियरिंग के लिए उपकरण बॉक्स, यह मानव रोग मॉडलिंग के लिए विकल्प के जीव बना दिया है. रोग मॉडल और कारण आनुवंशिक उपकरणों के संयोजन मस्तिष्क बीमारी को समझने और हस्तक्षेपों के लिए सर्किट स्तर के लक्ष्यों की पहचान करने के लिए एक अभूतपूर्व अवसर प्रदान करता है.
पूरी तरह से इन आणविक उपकरणों को भुनाने और स्वास्थ्य और रोग में Microcircuit समारोह में जानकारी हासिल करने के लिए, यह मस्तिष्क की गतिविधियों के शारीरिक readouts साथ जोड़ी उन्हें आवश्यक है. आदर्श रूप में, प्रयोगकर्ता एकल कक्ष संकल्प को बनाए रखते हुए न्यूरॉन्स की एक बड़ी संख्या की निगरानी करने में सक्षम होगा. स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर पशुओं में कोशिकी, बहु इलेक्ट्रोड रिकॉर्डिंग इस तरह के अवसर प्रदान करते हैं; हालांकि, माउस में इस तकनीक का उपयोग सीमित कर दिया गया है. छोटे लक्ष्यों (जैसे, हिप्पोकैम्पस में सीए 1 परत) से रिकॉर्ड करने के लिए, समायोज्य इलेक्ट्रोड का उपयोग Surgic निम्नलिखित रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड में छोटे आंदोलनों के रूप में आवश्यक हैअल आरोपण यह असंभव रिकॉर्डिंग स्थिरता 8,9 बनाए रखने के लिए करते हैं. परंपरागत रूप से, माउस में प्रयोग किया जाता है जब मस्तिष्क के भीतर इलेक्ट्रोड वजन सीमाएं लागू करने के लिए कदम नियोजित किया गया है कि तरीकों, इस जीव में व्यवहार के साथ न्यूरॉन्स की एक बड़ी संख्या के युगल रिकॉर्डिंग करने के लिए यह चुनौतीपूर्ण बना रही है.
इधर, तरीकों को व्यक्तिगत optogenetics संगत, निशाना बनाया जा रहा मस्तिष्क क्षेत्र को विकसित कर रहे हैं कि लघु, अल्ट्रा हल्के, microelectrode सरणियों fabricating के लिए पेश कर रहे हैं, और आसानी से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध भागों से इकट्ठे हुए. बहु इलेक्ट्रोड "Hyperdrive" के भीतर प्रत्येक "microdrive" भाड़ से टोक़ प्रतिक्रिया Hyperdrive शरीर में निर्मित इलेक्ट्रोड और एक प्लास्टिक रेल अग्रिम करने के लिए एक वसंत और स्क्रू तंत्र,, इस्तेमाल करता. पहला, 3 डी मुद्रण के लिए एक सीएडी कार्यक्रम में Hyperdrive निकायों और microdrives तैयार करने की प्रक्रिया में वर्णित है. अनुकूलित कर रहे हैं कि Hyperdrive निकायों द्वारा डिजाइनविशिष्ट संरचनाओं के लिए, यह लक्ष्यीकरण की शुद्धता को बढ़ाने के लिए और आगे की तैयारी की उपज बढ़ाने के लिए संभव है. दूसरा, निर्माण की प्रक्रिया बहु इलेक्ट्रोड सरणी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं कि भागों से हाथ से इकट्ठा किया है जिसमें विस्तार में वर्णित है. इस तकनीक प्राकृतिक foraging और स्फूर्त कार्य के दौरान स्वतंत्र रूप से बर्ताव जानवर में हिप्पोकैम्पस, चेतक और प्रांतस्था में न्यूरॉन्स की टुकड़ियों से रिकॉर्ड करने के लिए सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया है.
Protocol
1 डिजाइन आशय
- इलेक्ट्रॉनिक माउस ब्रेन एटलस के बाण के समान वर्गों के माध्यम से स्क्रॉल करके चुनाव (लेटरल जानुवत नाभिक (LGN, दृश्य चेतक)) के मस्तिष्क क्षेत्र को पहचानें.
- ए / पी निर्देशांक (-2.3 - -2.7 मिमी), LGN व्यापक है. ड्राइव नीचे (नीचे टुकड़े) डिजाइन करने के लिए इस क्षेत्र का उपयोग करें.
नोट: 8 स्वतंत्र रूप से चल इलेक्ट्रोड की कुल LGN लक्षित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है (4-6 इलेक्ट्रोड यह LGN के लिए कर देगा, 2-4 इलेक्ट्रोड आरोपण त्रुटियों, चित्रा 1 ए ऑफसेट करने के लिए जोड़ रहे हैं). - Solidworks में सामने विमान में डिजाइन शरीर (चित्रा 1 बी) के एक स्केच आकर्षित. के रूप में दिखाया, ड्राइव आधार, संभालती है और पॉलियामाइड आधा स्लॉट के लिए आकृति शामिल होंगे जो एक स्केच आकर्षित करने के लिए लाइनों और घटता के संयोजन का उपयोग करें तो स्केच क्लिक करें, और. समोच्च किसी भी खुले अंतराल शामिल नहीं है कि सुनिश्चित करें. फिर बाहर निकल स्केच क्लिक करें.
- अगला, सामने और सही विमानों दोनों का चयन करें, और "Crea क्लिक करेंते एक्सिस ". फिर, पर प्रकाश डाला नीले स्केच समोच्च (चित्रा 1 बी) 360 डिग्री घूर्णन द्वारा 3 डी डिजाइन शरीर मॉडल बनाएँ. सुविधाओं मेनू में, "घूमती बॉस / आधार" पर क्लिक करें. क्रांति की धुरी के रूप में midline चुनें. पैरामीटर अनुभाग में, दिशा के तहत ब्लाइंड क्लिक करें 1, और कोण के तहत 360.00 डिग्री का चयन करें. चयनित आकृति अनुभाग में, नीले समोच्च चयनित एक है पर प्रकाश डाला है कि यह सुनिश्चित करें.
- लाल परिक्रामी द्वारा एक Polyimide आधा स्लॉट बनाएँ आकृति 13 ° (चित्रा 1C, शीर्ष बाएं) पर प्रकाश डाला. कदम कोण विनिर्देश के अलावा ऊपर 1.4 के समान हैं
- एक अभियान बनाएं हरी समोच्च 15 ° (चित्रा 1C, शीर्ष सही) घूमने से संभालती है.
- परिपत्र पैटर्न समारोह (चित्रा 1C, नीचे बाएँ) का उपयोग कर दूसरी ड्राइव संभाल बनाएँ. सुविधाओं मेनू में, "परिपत्र पैटर्न" पर क्लिक करें. मापदंडों में क्रांति की धुरी के रूप में midline के लिए चुनते हैं. 1 का चयन करेंउदाहरणों की संख्या के रूप में कोण, और 2 के रूप में 80.00 डिग्री. पहली संभाल "पैटर्न के लिए सुविधाएँ 'के तहत चयनित है कि सुनिश्चित करें.
- सोलह Polyimide बनाएँ परिपत्र पैटर्न समारोह (चित्रा 1C, नीचे बाएँ) का उपयोग करते हुए आधा स्लॉट्स. 1.7 के समान गति करते हैं, लेकिन "पैटर्न के लिए सुविधाओं" के रूप में पहली Polyimide आधा स्लॉट का चयन करें. कोण 22.5 डिग्री और उदाहरणों की संख्या 16 (: इस बार की संख्या से विभाजित सिर्फ 360 ° है आप पैटर्न सुविधा चाहते नोट) हैं
- Polyimide संदूक आकर्षित करने के लिए जिस पर एक नया विमान बनाएँ. मुख्य मेनू पर "डालें" पर क्लिक करके इस लक्ष्य को हासिल. Polyimide आधा स्लॉट के दो पक्षों का चयन करें, "संदर्भ ज्यामिति" क्लिक करें और फिर "नया विमान बनाने" पर क्लिक करें; (चित्रा -1, शीर्ष)
- . Microdrive संदूक (पेंच छेद, Polyimides छेद और विरोधी टोक़ रेल (चित्रा -1, नीचे) बनाने के लिए बनाने के द्वारा इस लक्ष्य को हासिल1.9 में बनाया नया विमान पर इन सभी सुविधाओं को शामिल एक स्केच. कि विरोधी टोक़ रेल के लिए, पॉलियामाइड शीर्ष स्लॉट के दो पक्षों के बीच में एक centerline को परिभाषित करता है. फिर, जिसका केंद्र हैं 1 अलावा त्रिज्या centerline, सीधा करने के लिए दो हलकों बनाने, और उसके बाद मध्यम समोच्च trimming द्वारा विरोधी टोक़ रेल आकर्षित.
- विशेषताएँ मेनू में, antitorque रेल बनाने के लिए "हटा बॉस / बेस" पर क्लिक करें और ऊपर की तरफ जा रहे 10 मिमी और नीचे की ओर जा रहे 2 मिमी की एक अंधे बाहर निकालना चुनते हैं. पेंच छेद और Polyimide छेद के लिए, "हटा कटौती" पर क्लिक करें, और अंधा 6mm चुनते हैं, और (बाएं, चित्रा 1E) दोनों के लिए ऊपर की ओर जा रही एक कुछ एमएमएस.
- पैटर्न क्रांति (22.5 डिग्री, 16 उदाहरणों, बराबर अंतर) की धुरी के रूप में केंद्र का उपयोग सूक्ष्म ड्राइव संदूक 16x,, (चित्रा 1E, दाएं)
- संभाल के शीर्ष पर, केंद्रीय एक का सामना करना पड़, ड्राइव संभाल के केंद्र नोक पर शुरू एक 3 मिमी x 3 मिमी बॉक्स आकर्षितxis. ऊपर की ओर "हटा बॉस" समारोह का उपयोग कर इस 2 मिमी बाहर निकालना. ईआईबी शिकंजा पर जाना होगा जिसमें स्थानों पर 1mm व्यास के हलकों ड्रा. बाद में, 1.5 मिमी "हटा कट" एक छेद करने के लिए करते हैं. फिर, पैटर्न दो बार परिपत्र पैटर्न समारोह (पाठ ओवरले: 180 °, 2 उदाहरण, बराबर रिक्ति, केंद्रीय धुरी के बारे में) का उपयोग कर बॉक्स और छेद.
- एक शीर्ष टुकड़ा स्केच आकर्षित करने के लिए चित्रा 1F में (मिलीमीटर में) आयाम का प्रयोग करें. इसके बारे में एक 3 डी मॉडल बनाने के लिए "हटा बॉस / बेस" का प्रयोग करें.
नोट: ये कदम के बाद ड्राइव डिजाइन पूरा हो गया है. भौतिक ड्राइव शरीर स्टीरियोलिथोग्राफी की प्रक्रिया के माध्यम से बनाया जाता है. एसटीएल फाइलों पर आधारित स्टीरियोलिथोग्राफी मुद्रण कंपनियों है कि प्रस्ताव के एक नंबर रहे हैं. हम कम से कम 0.1 मिमी की एक न्यूनतम संकल्प के साथ, (जैसे Accura® 55) के रूप में मुश्किल प्लास्टिक में मुद्रित कर सकते हैं कि सेवाओं की सिफारिश.
Hyperdrive उपकरणों की 2. तैयारी
- एक छोटे से बाहर लेटाओ(: '. / 0116' आईडी / ओवर ड्राफ्ट .0071 ''; दीवार: 0.00225) एक फ्लैट सतह पर दो तरफा टेप का टुकड़ा और लगभग 8 सेंटीमीटर तक 31 जी Polyimide ट्यूबों की आवश्यक संख्या में कटौती (आंकड़े 2A - 2 बी) .
- संभव के रूप में टेप पर एक दूसरे के करीब गाइड ट्यूब स्थान के लिए देखभाल, डबल पक्षीय टेप पर गाइड ट्यूबों की पहली परत बाहर करना. Polyimides की परत पर पतली, cyanoacrylate गोंद की एक छोटी राशि थपका. (चित्रा -2)
- जल्दी Polyimides की एक दूसरी परत (चित्रा 2 डी) बाहर करना.
- एक 26 जी प्रवेशनी का उपयोग एक फाइबर ऑप्टिक प्लेसहोल्डर बनाएँ. इस विधानसभा (चित्रा 2 ई) में शामिल किया जा रहा से पहले एक Teflon आधारित चिकनाई का प्रयोग lubricated है कि सुनिश्चित करें.
- Polyimide बंडल (चित्रा 2 एफ) को सीधा लंबाई में epoxy 4-5 मिमी की एक लाइन को लागू करें. Epoxy (2-3 घंटे) कठोर हो जाने के बाद, नीचे की परत और REE से टेप को दूरदूसरी तरफ poxy. Epoxy फिर से कठोर होने के बाद, 26 जी प्रवेशनी हटा दिया और निर्माण एक Hyperdrive (चित्रा 2H) के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक दो Polyimide matrices, जिसके परिणामस्वरूप में एक रेजर ब्लेड (चित्रा 2 जी) का उपयोग करते हुए बीच में काटा जा सकता है.
- पारदर्शिता कागज के एक पत्रक पर शंकु टेम्पलेट बाहर प्रिंट और भारी कर्तव्य एल्यूमीनियम पन्नी (आंकड़े 3 ए - -3 सी) के एक इसी शीट में कटौती.
- एल्यूमीनियम पन्नी के लिए epoxy की एक परत लागू करें और जल्दी से पारदर्शिता कागज लागू होते हैं. यह समान रूप से (चित्रा 3 डी) वितरित किया जाता है, ताकि एक भारी वस्तु या एक लकड़ी dowel का प्रयोग, epoxy बाहर चिकनी.
- कोन टेम्पलेट बाहर कट और एक मगरमच्छ क्लिप का उपयोग कर एक साथ दबाना. अंत में, स्थायी रूप से टुकड़े (चित्रा 3E) प्रत्यय epoxy की एक और थपका का उपयोग करें.
Microdrive के 3 अंतिम विधानसभा
- ड्राइव शरीर को ईआईबी अटैच, और Polyimide गाइड ट्यूब मैट्रिक्स के माध्यम से 26 जी प्रवेशनी डालें. गाइड ट्यूब ईआईबी को सीधा कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करने के लिए ईआईबी में फाइबर ऑप्टिक छेद का उपयोग कर ड्राइव शरीर के साथ Polyimide मैट्रिक्स संरेखित और कोई epoxy गाइड ट्यूबों में या में बहती है कि यह सुनिश्चित करने के ख्याल रख रही ड्राइव शरीर के लिए मैट्रिक्स epoxy ड्राइव शरीर (आंकड़े -4 ए - 4C).
- ड्राइव शरीर के भीतरी दीवार पर एक इसी वर्ग के लिए Polyimide मैट्रिक्स में प्रत्येक गाइड ट्यूब मानचित्र. प्रत्येक गाइड ट्यूब पर और ब्रैकेट में 33 जी Polyimide की एक छोटी सी अंगूठी स्लाइड और प्रत्येक गाइड ट्यूब प्रत्यय cyanoacrylate गोंद की एक छोटी राशि लागू होते हैं. (आंकड़े 4D - 4E) अंत में, ड्राइव शरीर की भीतरी दीवार को पूरे तंत्र epoxy और वे सिर्फ भीतरी होंठ (आंकड़े 4F - 4G) ऊपर फैलाना इतना है कि Polyimides काटा.
- कस्टम बी की एक डाल द्वारा एक microdrive विधानसभा बनाएँ5 मिमी स्प्रिंग्स में से एक के बाद एक शीर्ष टुकड़ा के केंद्र छेद के माध्यम से uilt शिकंजा. रेल के एक से अधिक शीर्ष टुकड़ा के बाहरी छेद स्लाइड, और धीरे स्क्रू ड्राइव. वसंत यह न्यूनतम संकुचित लंबाई तक पहुँच जाता है जब तक स्क्रू ड्राइव. (आंकड़े 4H - 4I) प्रत्येक रेल / microdrive (चित्रा 4J) के लिए इस प्रक्रिया को दोहराएं.
- उल्टा ड्राइव सरणी बारी और गाइड ट्यूब मैट्रिक्स की एक तस्वीर ले लो. इस तस्वीर प्रत्येक microdrive (चित्रा 4K) को इसी गाइड ट्यूब के स्थान नक्शा करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा.
- ड्राइव आधार के नीचे से प्रत्येक गाइड ट्यूब में एक Polyimide ट्यूब (0.005 ') डालें. वाहक ट्यूब फोटोग्राफ इसी सूक्ष्म ड्राइव की पहचान पर पूरी तरह से उतारा microdrive और रिकॉर्ड के ऊपर से 1-2 मिमी का विस्तार. (आंकड़े 4L - 4M)
- , Microdrive समर्थन करने Polyimide ट्यूब epoxy Le को नहीं ख्याल रख रहीटी epoxy वसंत या पेंच (- 4Q आंकड़े 4N, 4P) पर microdrive के माध्यम से चलाते हैं.
- सभी microdrives पूरी तरह कम. Polyimide मैट्रिक्स (चित्रा 4o) के तल पर फ्लश बंद सभी Polyimide ट्यूब काटें.
- दो # 00-90 एक्स 3/16 '' शिकंजा (चित्रा 4 आर) का उपयोग कर ड्राइव करने के लिए आधार इलेक्ट्रोड अंतरफलक बोर्ड माउंट.
नोट: इस बिंदु पर ड्राइव सरणी stereotrodes या tetrodes साथ लोड किया जा करने के लिए तैयार है. Tetrode निर्माण और लदान पर जानकारी के लिए, 10 देखें. लिंक SolidWorks फ़ाइलों को डाउनलोड करने के लिए: मुद्रित ड्राइव आधार और microdrives SolidWorks 2011 में 3 डी पाजी सॉफ्टवेयर तैयार किया गया है. - लोड करने के बाद, ड्राइव पलटना और ध्यान से ही नीचे टुकड़ा protrudes इतना है कि ड्राइव पर परिरक्षण शंकु कम है. ड्राइव शरीर के लिए कोन epoxying द्वारा परिरक्षण शंकु प्रत्यय.
- कोन संलग्न है, के बाद की एक छोटी लंबाई पट्टीईआईबी के लिए स्टेनलेस स्टील के तार (.008 'कोटेड' नंगे, .011 ') और पिन. एक सुई के साथ शंकु के भीतर, एल्यूमीनियम हिस्सा खरोंच और चांदी के रंग का उपयोग शंकु के लिए स्टील के तार जमीन. चांदी के रंग सूख गया है एक बार, epoxy की एक थपका के साथ मजबूत. वैकल्पिक रूप से, इस्पात तार सीधे प्रवाहकीय epoxy की एक थपका (एमजी रसायन, सरे, कनाडा) के साथ शंकु के साथ संलग्न किया जा सकता है.
Representative Results
प्रत्यारोपण निर्माण नीचे टुकड़े के निर्माण के लिए आगे बढ़ने, 3 डी मुद्रित Hyperdrive (चित्रा 1) के डिजाइन के साथ शुरू होता है कि एक प्रक्रिया (चित्रा 2), परिरक्षण शंकु (चित्रा 3), और Hyperdrive की अंतिम विधानसभा से है, microdrives के व्यक्ति निर्माण (चित्रा 4). ये कदम (10 देखें) इलेक्ट्रोड के साथ microdrives लोड करके पालन कर रहे हैं. इस कदम के बाद, यह कई मस्तिष्क क्षेत्रों से रिकॉर्ड करने के लिए इन उपकरणों का उपयोग करने के लिए संभव है. चित्रा 5 में, उदाहरण दिखाए जाते हैं पार्श्व जानुवत नाभिक (LGN) और हिप्पोकैम्पस (एचपीसी) के साथ रिकॉर्डिंग से बताते हैं. चित्रा 5 ब में दिखाया गया एक यूनिट की स्थिरता कई दिनों के पाठ्यक्रम पर लगातार waveforms दिखा, उल्लेखनीय रहा है. द्वारा दिखाए गए के रूप में इन न्यूरॉन्स, प्रकाश उत्सर्जक डायोड उत्तेजना के लिए उत्तरदायी होने से न्यूरॉन्स LGN किए जाने की पुष्टि की गईसमय हिस्टोग्राम चित्रा 5C में (PSTH) peristimulus. इस एक ही तैयारी में, एचपीसी स्थानीय क्षेत्र संभावित व्यवहार राज्य के लिए एक प्रॉक्सी के रूप में दर्ज किया गया था. ये निशान उनके हिप्पोकैम्पस मूल के साथ संगत व्यवहार निष्क्रियता के दौरान तेज लहर लहर (चित्रा 5D), दिखाया.
Solidworks में Hyperdrive डिजाइनिंग चित्रा 1. शीर्षस्थान से -2.7 मिमी - ए / पी पर एक माउस मस्तिष्क की एक राज्याभिषेक अनुभाग के ए योजनाबद्ध -2.3 निर्देशांक. चार व्यक्ति Polyimides (300 माइक्रोन) इलेक्ट्रोड के साथ LGN क्षेत्र (लाल) को निशाना illustrating, प्रांतस्था ऊपर तैयार कर रहे हैं. बी स्केच डिजाइन शरीर की. एक 3 डी डिजाइन शरीर मॉडल (इनसेट) में 180 ° परिणाम नीले समोच्च परिक्रामी. Polyimide स्लॉट और ड्राइव की सी वृद्धि डिजाइन शरीर को संभालता है. लाल highl परिक्रामीएक Polyimide आधा स्लॉट में 13 ° परिणामों से बी में ighted आकृति (ऊपर बाएं). एक ड्राइव संभाल 15 ° (ऊपर दाएं) द्वारा बी में हरी समोच्च घूमने से जोड़ा जाता है. दूसरा संभाल परिपत्र पैटर्न समारोह (नीचे बाएं) का उपयोग करके जोड़ा जाता है. एक ही समारोह 16 Polyimide आधा स्लॉट (नीचे सही). डी एक नया विमान पेंच छेद के शामिल microdrive गोदाम के लिए एक नया स्केच बनाने के लिए अनुमति देता है, डिजाइन (ऊपर) को जोड़ा जाता है, Polyimides बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है छेद और antitorque रेल (नीचे). ई इन सुविधाओं में कटौती और बाहर निकालना कार्यों का उपयोग डिजाइन में लागू किया और 16 पात्र बनाने के लिए 360 डिग्री घूमती किया जाएगा. शीर्ष टुकड़ा स्केच (बाएं) और 3 डी मॉडल की आरक्षित आयाम (दाएं ). इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
Hyperdrive के नीचे टुकड़ा तैयारी चित्रा 2. ए पहली Polyimide ट्यूब डबल पक्षीय टेप पर रखा गया है. बी बाद ट्यूबों व्यक्तिगत रूप से रखा जाता है, ट्यूब के बीच अंतरिक्ष को कम करने के ख्याल रख रही है. सी पहली परत से बाहर रखी है, के बाद , cyanoacrylate गोंद की एक पतली परत डी गोंद सूख जाने से पहले जल्दी से जोड़ा जाता है Polyimides की एक दूसरी परत लागू किया जाता है. Polyimides बंडल के ई में शीर्ष, एक 26 जी प्रवेशनी ऑप्टिक फाइबर के लिए एक जगह धारक के रूप में जोड़ा गया है. एफ . पूरे निर्माण को सुरक्षित epoxy की एक बूंद के साथ तय हो गई है. जी प्रवेशनी को हटाने के बाद, निर्माण एक धार के साथ बीच में काटा जा सकता है, दो समान नीचे टुकड़े उपज. एच देखें एक खत्म की कटौती की सतह पर चार Polyimides की दो डबल पंक्तियों illustrating नीचे टुकड़ा,और ऑप्टिक फाइबर के लिए छेद. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
चित्रा 3 Hyperdrive कोडांतरण. ए Polyimide मैट्रिक्स 26 जी प्रवेशनी का उपयोग कर ड्राइव शरीर में डाला, और इलेक्ट्रॉनिक अंतरफलक बोर्ड (ईआईबी) के साथ गठबंधन किया है. Epoxy की छोटी राशि के लिए polyimid मैट्रिक्स प्रत्यय करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है बी ए ड्राइव शरीर. सी ए epoxy के दूसरे आवेदन आवश्यक हो सकता है, जिसके बाद अतिरिक्त epoxy डाला मैट्रिक्स के साथ ड्राइव शरीर पर डी शीर्ष देखने दूर dremeled किया जाना चाहिए. ई 33 जी Polyimide ट्यूबिंग का एक छोटा सा टुकड़ा का उपयोग, बाहरी गाइड ट्यूब ड्राइव शरीर की इसी स्लॉट में जुड़े होते हैं. एफ जी, वे epoxy के साथ सुरक्षित और सिर्फ भीतरी होंठ के ऊपर कटौती की जानी चाहिए. एच ए microdrive एक कस्टम निर्मित पेंच, एक 5 मिमी वसंत और एक शीर्ष टुकड़ा से मिलकर विधानसभा, इकट्ठे और गाइड ट्यूबों में से एक को इसी रेल के ऊपर रखा जाना चाहिए. मैं प्रत्येक microdrive विधानसभा ध्यान से ड्राइव शरीर में खराब कर दिया जाना चाहिए. जे विधानसभा के बाद, प्रत्येक गाइड ट्यूब इसी microdrive होनी चाहिए Polyimide मैट्रिक्स एल के लालकृष्ण निचला देखें -.. एम. Polyimide ट्यूब (0.005 ') प्रत्येक बाहरी गाइड ट्यूब में डाला जाता है. यह microdrive इसी के एन प्रत्येक भीतरी गाइड ट्यूब कांटा में snugly फिट होना चाहिए. ओ भीतरी Polyimide ट्यूब इसी microdrive को epoxy के साथ जुड़े होते हैं औरजितना संभव हो कम कटौती. सभी भीतरी गाइड ट्यूब epoxied के बाद, Polyimide मैट्रिक्स से फैलने वाला भीतरी गाइड ट्यूब मैट्रिक्स होंठ के साथ फ्लश कटौती की जानी चाहिए. ड्राइव के पी उल्टे मैक्रो देखने भीतरी गाइड ट्यूब लोड करने के दौरान. ड्राइव की प्र शीर्ष मैक्रो देखें भीतरी गाइड ट्यूब लोड करने के दौरान. आर पूरी तरह से इलेक्ट्रोड के साथ लोड किया जा करने के लिए तैयार संलग्न ईआईबी साथ Hyperdrive, इकट्ठे हुए. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
. चित्रा 4 परिरक्षण शंकु तैयारी ए शंकु टेम्पलेट पारदर्शिता कागज पर मुद्रित बी -. डी. एल्यूमीनियम पन्नी की एक चादर epoxy की एक पतली परत का उपयोग टेम्पलेट से चिपके है. ई < / Strong> खाका बाहर काटने के बाद, शंकु का गठन किया है और epoxy के साथ एक साथ चिपके.
चित्रा ultralight वजन Hyperdrive. एक का उपयोग 5 मल्टी साइट रिकॉर्डिंग. Hyperdrive प्रत्यारोपित. दो एकल इकाई के बी उदाहरण के साथ एक स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर माउस की छवि इस माउस से रिकॉर्डिंग waveforms. सी वाम, इलेक्ट्रोड से कुछ कम थे जहां पार्श्व जानुवत नाभिक प्रकाश डाला माउस मस्तिष्क के राज्याभिषेक अनुभाग. ठीक है, उदाहरण के दृश्य उत्तेजना (पीली पट्टी) के लिए गठबंधन दो LGN न्यूरॉन्स के समय histograms (PSTHs) peristimulus. डी राइट, इलेक्ट्रोड का एक और सेट उतारा गया जहां हिप्पोकैम्पस (एचपीसी), पर प्रकाश डाला राज्याभिषेक अनुभाग. ठीक है, एक हिप्पोकैम्पस तरंग (लाल उजागर) के स्थानीय क्षेत्र संभावित रिकॉर्डिंग के उदाहरण.
ड्राइव घटकों की चित्रा 6 अवलोकन. (बाएं) Hyperdrive घटकों के व्यापक सिंहावलोकन. व्यक्तिगत microdrive विधानसभा NA की (सही) चित्रण.
Discussion
इस प्रोटोकॉल माउस में एक या एक से अधिक मस्तिष्क क्षेत्रों को लक्षित करने के लिए एक अल्ट्रा हल्के microdrive सरणी के निर्माण की प्रक्रिया की रूपरेखा. निर्माण के अंतिम चरण के बाद, Hyperdrive मानक शल्य आरोपण तकनीक का उपयोग कर प्रत्यारोपित और दंत सीमेंट के साथ माउस की खोपड़ी से चिपका होने के लिए तैयार है. माउस को हाथ से रोका जाता है, जबकि पोस्ट आरोपण, इलेक्ट्रोड प्रत्येक स्वतंत्र रूप से एक छोटे से शराबी का उपयोग उन्नत किया जा सकता है. प्रत्येक इलेक्ट्रोड अग्रिमों पेंच की पिच से निर्धारित होता है कि बारी प्रति दूरी. आधा और चौथाई बदल जाता है अधिक से अधिक संकल्प के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि यहां संदर्भित शिकंजा का उपयोग करना, प्रत्येक इलेक्ट्रोड बारी के अनुसार लगभग 150 मिमी अग्रिम.
चित्रा 1 बी में स्केच के आयामों प्रत्यारोपण के कुल आकार का निर्धारण, इसलिए, bidirectionally प्रत्यारोपण पैमाने पर करने के लिए एक स्पष्ट तरीका है कि महत्वपूर्ण स्केच पर आयाम बदल रहा है. साथ ही, वेंशिकंजा की ई लंबाई गहरी मस्तिष्क संरचना को लक्षित करने के लिए बढ़ाया जा सकता है. उन प्रकाश और स्टील से भी कम भंगुर हैं के रूप में हम कस्टम, टाइटेनियम शिकंजा बनाया सलाह देते हैं. Antitorque रेल पेंच लंबाई के साथ रैखिक पैमाने पर करने की जरूरत है, और इस बिंदु पर हम इन संरचनाओं मुद्रित किया जा सकता है, जिस पर अधिकतम लम्बाई निर्धारित नहीं किया है कि ध्यान दें. कई मस्तिष्क क्षेत्रों को लक्षित करने के लिए, नीचे टुकड़ा के आकार संशोधित किया जा सकता है. जाना जाता आकार वाशर (मोटाई 200 माइक्रोन), के अलावा (उदाहरण, हिप्पोकैम्पस और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स के लिए) अलग मस्तिष्क संरचना को लक्षित Polyimides के बीच की जरूरत spacers प्रदान कर सके. ये नीचे टुकड़ा विधानसभा चरणों में शामिल है, और epoxy मज़बूत बनाता है के बाद बाद में काट किया जा सकता है.
इस डिजाइन की एक बड़ी सीमा मालिकाना सॉफ्टवेयर (इस मामले में Solidworks) पर अपनी निर्भरता है. न्यूनतम इंजीनियरिंग backg के साथ इस तरह के उपकरणों को डिजाइन करने के लिए अनुकूल उपयोगकर्ता के अनुकूल इंटरफेस प्रदान कि खुला स्रोत कार्यक्रमों के भविष्य के विकासदौर तंत्रिका विज्ञान समुदाय को जबरदस्त लाभ होगा.
इस विधि से मौजूदा तरीकों पर कई लाभ प्रदान करता है. सबसे पहले, डिजाइन, बहुत कुछ नमूने (चित्रा 1) पर निर्भर सरल है. दूसरा, यह अपने विधानसभा में जाने के लिए कोई चिकित्सकीय सीमेंट या भारी सामग्री की आवश्यकता अल्ट्रा प्रकाश है. इसी तरह की कार्यक्षमता के व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रत्यारोपण के वजन का लगभग एक तिहाई - कुल मिलाकर, यह लगभग 1.7 ग्राम वजन का होता है. ; प्रत्यारोपण शरीर कई स्रोतों से मुद्रित 3D जा सकता है (उदाहरण के approto.com के लिए, लेकिन कई दूसरों रहे हैं) - तीसरा, यह सुनिश्चित करने के लिए कोई विशेष उपकरणों की आवश्यकता है शिकंजा कस्टम (उदाहरण antrinonline.com के लिए) बनाया जा सकता है; स्प्रिंग्स (उदाहरण leesprings.com के लिए) व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं; और एक परिणाम के रूप में पूरे विधानसभा की प्रक्रिया एक दिन में हो सकता है. अंत में, इन प्रत्यारोपण प्राकृतिक foraging के दौरान कई मस्तिष्क क्षेत्रों से रिकॉर्ड करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, संरचित व्यवहार कार्यों और नींद (चित्रा5).
इस पद्धति का भविष्य अनुप्रयोगों अपनी scalability को लागू करने में शामिल हैं. यह प्रत्यारोपण bidirectionally) 1 बदलकर बस चित्रा 1 बी में स्केच और नमूनों microdrive पात्र (चित्रा -1) का, 2) संख्या का आकार बढ़ाया जा सकता है कि संभावना है. उदाहरण के लिए, यह प्रारंभिक विकास में स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर रही चूहों से रिकॉर्ड करने के लिए नीचे की ओर बढ़ाया, और चूहे, खरगोश, ferrets और शायद nonhuman primates से रिकॉर्ड करने के लिए ऊपर की तरफ बढ़ाया जा सकता है.
एक अंतिम शब्द उल्लिखित विधि के सफल क्रियान्वयन के लिए महत्वपूर्ण है कि वे संलग्न डिजाइन फ़ाइलों .stl को लागू करने में कोई भी संशोधन प्रोटोटाइप है कि पाठक को याद दिलाने के लिए है. पाठक संलग्न डिजाइन एक "आंकड़ा 8" antitorque रेल होता है कि, उदाहरण के लिए, सूचना देगा. यह बात अक्सर हम इन छेद ड्रिल आवश्यक है कि के रूप में, 3 डी प्रिंटिंग की सीमा दी सर्वश्रेष्ठ डिजाइन संभव था. यह एक चक्र के बाद, कंप्यूटर अनुप्रयोग होगाromise स्थिरता, लेकिन यह एक वर्ग हो रहा है या एक angled आकार ड्रिलिंग द्वारा 3 डी प्रिंटिंग खामियों को ठीक करने की क्षमता की सीमा होती.
Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Microdrive screws | Antrin | Half Circle 0.6 UNM Titanium Screws. 8 mm thread. 9 mm length from under head. | |
| Tap-ease | AGS CO. | #TA2 | Tapping Grease |
| Microdrives | See .STL file | ||
| Drive Body | See .STL file | ||
| Outer Polyimide Guide Tube | Minvasive Components | IWG Item # 72113300022-012 | Length: 12’’, ID: 0.0071’’, OD: 0.0116’’, WALL: 0.00225’’ |
| Inner Polyimide Guide Tube | Minvasive Components | IWG Item # 72113900001-012 | Length: 12’’, ID: 0.0035’’, OD: 0.0055’’, WALL: 0.001’’ |
| Grounding Wire | A-M Systems, Inc. | Catalog # 791900 | 0.008'' Bare, 0.011'' Coated |
| Tri-Flow | Teflon based lubricant - Aerosol | ||
| Microdrive Springs | Lee Spring | Part # CB0050B 07 E | Outside Diameter: 1.016 mm, Hole Diameter: 1.193 mm, Wire Diameter: 0.127 mm, Free Length: 10.160 mm, Solid Length: 3.581 mm |
| Z-poxy 5 Minute | Pacer Technology (Zap) | PT37 | |
| Silver Paint | GC Electronics | Part #: 22-023 | Silver Print II |
| Tri-Flow | 20009 | ||
| 26 G Hypodermic Tube - Stainless Steel | Small Parts | HTXX-26T-12-10 | Length: 12’’, ID: 0.012’’, OD: 0.018’’ |
| EIB screws | Component Supply Co. | MX-0090-03SP | #00-90 x 3/16’’ |
| Fine Scissors - Toughcut | Fine Science Tools | 14058-09 | 22 mm |
| Transparency Paper | 3M | PP2500 | |
| Aluminum Foil | Reynold's Wrap Heavy Duty | Extra Thick |
References
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