एक खुला स्रोत रोबोट Stereotaxic साधन बिल्डिंग
Summary
(एक ड्रिल को छोड़कर) के आसपास $ 1000 के लिए stereotaxic साधन, (सीएनसी नियंत्रित कंप्यूटर संख्यात्मक) इस प्रोटोकॉल डिजाइन और एक रोबोट के लिए एक मौजूदा stereotaxic साधन के उन्नयन के लिए आवश्यक सॉफ्टवेयर शामिल हैं.
Abstract
इस प्रोटोकॉल उद्योग मानक stepper मोटर्स और सीएनसी नियंत्रित सॉफ्टवेयर का उपयोग कर के आसपास $ 1,000 (एक ड्रिल को छोड़कर) के लिए एक रोबोट (सीएनसी) stereotaxic साधन के लिए एक मौजूदा stereotaxic साधन के उन्नयन के लिए आवश्यक डिजाइन और सॉफ्टवेयर शामिल हैं. प्रत्येक अक्ष चर गति नियंत्रण नहीं है और एक साथ या स्वतंत्र रूप से संचालित किया जा सकता है. रोबोट का लचीलापन और खुले कोडिंग प्रणाली (जी कोड) वाणिज्यिक प्रणालियों द्वारा समर्थित नहीं हैं कि कस्टम कार्य प्रदर्शन का यह सक्षम बनाते हैं. उसके आवेदन, ड्रिलिंग छेद, तेज धार craniotomies, खोपड़ी thinning, और कम इलेक्ट्रोड या प्रवेशनी शामिल हैं, लेकिन तक सीमित नहीं हैं. साधारण सर्जरी के लिए जी कोडिंग के लेखन में तेजी लाने के क्रम में, हम व्यक्तियों प्रोग्रामिंग का कोई ज्ञान के साथ एक सर्जरी डिजाइन करने की अनुमति है कि कस्टम लिपियों का विकास किया है. हालांकि, मोटरयुक्त stereotax के बाहर सबसे अधिक प्राप्त करने के लिए उपयोगकर्ताओं के लिए, यह गणितीय प्रोग्रामिंग और जी कोडिंग (सरल ठेला में जानकार होने के लिए फायदेमंद होगा) सीएनसी मशीनिंग के लिए ramming.
सिफारिश ड्रिल गति 40,000 आरपीएम से अधिक है. stepper मोटर संकल्प 0.346 ° / कदम के लिए तैयार 1.8 ° / कदम है. एक मानक stereotax 2.88 माइक्रोन / कदम के एक संकल्प किया है. अधिकतम सिफारिश की कटौती की गति 500 माइक्रोन / सेकंड है. अधिकतम सिफारिश जॉगिंग गति 3,500 मीटर / सेकंड है. अधिकतम सिफारिश की ड्रिल बिट आकार हिमाचल प्रदेश के 2 है.
Introduction
Stereotactic कृंतक सर्जरी lesioning 1, योणोगिनेसिस 2, microwire आरोपण 3, उत्तेजना 4, और पतली खोपड़ी इमेजिंग 5 सहित तंत्रिका विज्ञान अनुप्रयोगों की एक विस्तृत विविधता में प्रयोग किया जाता है. हालांकि, सटीक स्तेरेओतक्तिक सर्जरी प्रदर्शन करने के लिए तेजी से सीखने की अवस्था और मानव त्रुटि की प्रबल संभावना सहित इन तकनीकों को लागू करने की इच्छा रखने वाले का सामना करना पड़ प्रमुख बाधाएं हैं. मानव त्रुटियों माप और गणना विफलताओं, साथ ही मानव आंदोलनों की कम शुद्धता और replicability शामिल हैं. इन confounding त्रुटियों को कम करने के प्रयास में, stereotactic सर्जन सभी सर्जिकल प्रक्रियाओं विषयों भर में हूबहू प्रदर्शन कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करता है कि एक प्रणाली से लाभ होगा. त्रुटियों की कमी भी जांचकर्ताओं पशु विषयों का उपयोग करते हैं, पशु प्रयोग 6 राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के एक प्राथमिक लक्ष्य को कम कर सकते हैं जिसके द्वारा एक विधि है. एक आदर्श दुनिया में, सब हैtereotactic सर्जरी प्रयोगों के भीतर पूरी तरह से replicable हो, और प्रयोगशालाओं के बीच होगा. इस मुद्दे के समाधान के लिए, कंपनियों माप पढ़ने के लिए नई अल्ट्रा सटीक stereotaxics, और डिजिटल प्रदर्शित करता है विकसित किया है. मानव आंदोलन त्रुटियों को दूर करने के लिए, मोटरयुक्त सूक्ष्म manipulators और stereotaxics व्यावसायिक तौर पर तैयार किए गए हैं, लेकिन उनके उच्च लागत एक सीमित बजट के साथ एक प्रयोगशाला को निषिद्ध किया जा सकता है. इसके अलावा, उनके सॉफ्टवेयर पूरी तरह स्वामित्व है, और सर्जरी के एक नए प्रकार समायोजित करने के लिए अनुसंधानकर्ता द्वारा संशोधित नहीं किया जा सकता.
मानव त्रुटि समस्या के लिए एक किफायती समाधान उद्योग मानक सीएनसी उपकरण का उपयोग कर, एक प्रयोगशाला के मौजूदा मॉडल से एक रोबोट stereotax का निर्माण होता है. क्योंकि एक बढ़ती सीएनसी hobbyist समुदाय के, सामग्री काफी कम खर्चीला वैज्ञानिक उपकरण से कर रहे हैं. यह एक भी अत्यंत लचीला और सस्ती है, जो एक सटीक सीएनसी stereotaxic साधन, निर्माण करने के लिए अनुमति देता है. सीएनसी मशीनिंग और जी कोड, individu की एक बुनियादी ज्ञान के साथए एल एस मालिकाना सॉफ्टवेयर की सीमाओं के बिना, वे सोच भी है कि किसी भी स्तेरेओतक्तिक सर्जरी कार्यक्रम कर सकते हैं. और, साधारण सर्जरी के लिए जी कोड के उत्पादन में तेजी लाने के क्रम में, इस प्रोटोकॉल उपयोगकर्ता बिंदु के भीतर सर्जरी (तेज धार कपाल – उच्छेदन, पतली खोपड़ी गवाक्षन, छेद ड्रिलिंग और प्रत्यारोपण कम) के लिए डिजाइन और मेनू क्लिक करने के लिए अनुमति देता है कि सॉफ्टवेयर शामिल हैं. इन कार्यक्रमों में उत्पादन सीएनसी सॉफ्टवेयर से सीधे चलाया जा सकता है कि एक पूरा जी कोड.
सभी में, एक मोटर चालित stereotaxic उन्नयन एक खुला स्रोत मंच के लचीलेपन और कम लागत को बनाए रखना है, जबकि सर्जरी की सटीकता और replicability बढ़ाने में रुचि रखते हैं, जो उन लोगों के लिए आदर्श है.
Protocol
Representative Results
Discussion
स्वचालित सर्जरी उपकरणों के उपयोग के तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान के क्षेत्र में सबसे आम समस्याओं में से कुछ को खत्म करने में मदद करता है. सबसे पहले, उपकरण रास्तों 100% प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं. हर ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन से नशीली दवाओं के सेवन अनुदान डीए 006886, और डीए 032270 पर राष्ट्रीय संस्थान द्वारा समर्थित किया गया.
Materials
| 1x Standard U Frame Stereotax | Kopf | Kopf | This protocol should work with most existing stereotaxic devices. |
| 3x 12 V, 1.6 A, 233 oz-inch Geared Bipolar Stepper Motor | Phidgets | Robot Shop | Any high torque geared stepper motor should do. |
| 1x 3 Axis CNC Stepper Motor Driver Board Controller | Toshiba | Ebay | Any 3 Axis CNC driver should do. Linked Item includes Mach3 CNC software. |
| 2x Arm Couplers: medial-lateral (ML) & dorsal-ventral (DV) | custom machined | Part Drawings | These must be machined by your local machine shop. (costs will vary) |
| 1x anterior-posterior (AP) Coupler | custom machined | Part Drawings | These must be machined by your local machine shop. (costs will vary) |
| 3x Motor to Stereotax Collar | custom machined | Part Drawings | These must be machined by your local machine shop. (costs will vary) |
| View in Browser | |||
| 12x NF10-32 Cup Point Set Screws | McMaster Carr | ½” Length | You will need 6 of each. |
| ¼” Length | |||
| 12x M3 Socket Head Screws (20 mm) | McMaster Carr | 20mm Length | You will need 4 for each motor |
| 1x Micro-Motor Drill | Buffalo Dental | X50 | Any Micromotor drill will work. At least 38,000 rpm recommended |
| 1x 12 V DC Power Supply | 12 Volt Adapters | 12v DC – 7 Amp | Any 12 V DC PSU should work (ensure amperage rating is higher than the sum of the motors’ amperage). |
| 1x Extra Large Probe Holder | Stoelting | Stoelting | |
| 1x Grade B Rat Skull | Skulls Unlimited | Skulls Unlimited | |
| Mach 3 Mill | ArtSoft USA | Trial Download | Any Standard CNC controlling software should work. |
| Surgery Designer | Kevin Coffey & David Barker | MATLAB File Exchange | These codes are available to modify. We accept no responsibility for your use or modification of code. |
Referências
- Yin, H. H., Knowlton, B. J., Balleine, B. W. Lesions of dorsolateral striatum preserve outcome expectancy but disrupt habit formation in instrumental learning. Eur. J. Neurosci. 19 (1), 181-189 (2004).
- West, M. O., Woodward, D. J. A technique for microiontophoretic study of single neurons in the freely moving rat. J. Neurosci. Methods. 11 (3), 179-186 (1984).
- Peoples, L. L., West, M. O. Phasic firing of single neurons in the rat nucleus accumbens correlated with the timing of intravenous cocaine self-administration. J. Neurosci. 16 (10), 3459-3473 (1996).
- Wolske, M., Rompre, P. P., Wise, R. A., West, M. O. Activation of single neurons in the rat nucleus accumbens during self-stimulation of the ventral tegmental area. J. Neurosci. 13 (1), 1-12 (1993).
- Bozza, T., McGann, J. P., Mombaerts, P., &Wachowiak, M. In vivo imaging of neuronal activity by targeted expression of a genetically encoded probe in the mouse. Neuron. 42 (1), 9-21 (2004).
- Pitts, M. Office of Laboratory Animal Welfare. Institutional animal care and use committee guidebook. , (2002).
- Yoon, T., Otto, T. Differential contributions of dorsal vs. ventral hippocampus to auditory trace fear conditioning. Neurobiol. Learn. Mem. 87 (4), 464-475 (2007).
- Root, D. H., et al. Differential roles of ventral pallidum subregions during cocaine self-administration behaviors. J. Comp. Neurol. 521 (3), 558-588 (2012).
- Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. B. Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice. Nat. Protoc. 5 (2), 201-208 (2010).
- Feng, L., Sametsky, E. A., Gusev, A. G., Uteshev, V. V. Responsiveness to nicotine of neurons of the caudal nucleus of the solitary tract correlates with the neuronal projection target. J. Neurophysiol. 108 (7), 1884-1894 (2012).
- Babaei, P., Soltani Tehrani, ., B, A., Alizadeh, Transplanted Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Improve Memory in Rat Models of Alzheimer’s Disease. Stem Cells Int. 2012, 369417 (2012).
