この作品は、エステルとヨセフKlingenstein基金、マクナイト財産基金によってサポートされており、1R01NS066408-01A1をNINDSた。

1。コンポーネントの概要<ol><li>完全なマイクロドライブは、いくつかの主要なコンポーネントで構成されます（ 図1）で構成されています：ドライブの上部構造、細かくスレッド出力軸を有するモータ、電極を搭載しており、電気的な接続ポイントを提供スレッドシャトルとして機能シャーシ、 Omnetics（または同等品）を接続します。 </li><li>シャーシ、電極内シャトルバス、電極シャトルチューブは3次元CADソフト（SolidWorksの）を使用して設計され、地元の精密機械工で加工されたカスタムコンポーネントです。他のすべてのコンポーネントは、市販されている。 </li><li>電極シャトルチューブはステンレス鋼皮下チューブ（0.0293 &quot;外径x 0.00975&quot;のID）から旋盤でサイズにカットしている間、シャーシとシャトルは、軽量ポリエーテルイミド（PEI）から機械加工されています。これらのコンポーネントは、他の材料からカットされるかもしれないけれども、我々は、PEIおよびステンレス鋼は、被削性、強度、およびwの適切なバランスを持っていることを発見した我々のアプリケーションのための8。 </li><li>ドライブ、低DC電圧ステッピングモータを回転することができるモータ制御装置を、組み立てるために必要とされる。我々は、タイムステップ入力を提供し、ICタイマーと組み合わせて三相モータドライバIC（製造元から入手ファウルハーバーBLD05002）に基づくカスタムソリューションを採用しています。既製のさまざまなソリューション（ 例えばファウルハーバーMCBL05002またはサターインスツルメンツのMP-285）もご用意しております。 </li></ol> 2。ドライブシャーシの準備と組み立て<ol><li>細かい斜めのカッターで、Omnetics（または同等の）コネクタの底部にコンタクトピンをトリミング-後列用1.5ミリメートル、最前列（ 図2A）のための1ミリメートルを。ドライブシャーシとコネクタ間のエポキシ接着強度を向上させるには、両方のコンポーネントの後部表面を粗くするためにメスを使用しています。 </li><li>メスを用いて、ワイヤ区として使用するためのポリイミドチューブ（0.0113 &quot;内径x 0.0133&quot; OD）の4 15ミリメートル長いセクションをカットのIDE。慎重にオープンキャビティダウン（ 図2B）の小さなバイスにシャーシを固定します。シャーシにポリイミドチューブを取り付けるためにシアノアクリレート系接着剤を使用しています。彼らはリアシャーシの表面と同一平面に置くと、図2Bに示すように互いに平行に配向しなければなりません。 </li><li>一度乾燥した、長さが約6mmのチューブをポリイミドや廃棄物のセクションを削除するトリム。残りのチューブは、シャーシの下端から約3 mmでなければなりません。 </li><li>ヘッドステージまたはケーブルと嵌合するための適切なクリアランスを確保するために、コネクタが実装されるべきである上記の数ミリメートル、チューブのポリイミドとシャーシ面（ 図2B）と平行になる。 、コネクタの小型の台座を構築する一番上のピンの短い行で一番上に配置し、コネクタの周り以上のエポキシを追加するには、エポキシ（トールシール）を使用します。エポキシが完全に硬化するまで先に進まないでください。 </li><li>バイスからシャーシを取り外すに転送モータコントローラへの接続を可能にする治具が上を向くように、ドライブの前面に、オリエント（ すなわち 、我々の場合には、この治具は、単に交配Omneticsが一端に取り付けられたコネクタを持つ剛体の棒である）。シャーシの穴に通し、モーターの配線を導き、ベースの溝にモータをスライドさせます。モーターと駆動軸はシャーシと平行になると底面と側面に対してぴったりと収まる必要があります。 </li><li>シャーシにエポキシモータを、ドライブシャフトや電極を設置するスペース（ 図4のトールシールの配置を参照）のいずれかをふさがないように注意しながら。エポキシが硬化することができます。 </li><li>コネクタにアクセス可能であるようにシャーシを回転させます。モーターの配線をサポートしており、不測の破損を防止するために、彼らはシャーシから出てワイヤに速いセットエポキシの小滴を追加します。トリム、ストリップ、およびコネクタ（ 図2A）上の適切な連絡先に半田ワイヤーを。モータへのテスト両方向に滑らかなシャフトの回転を確認してください。 </li></ol> 3。電極シャトル組立<ol><li>レコーディングにおける運動誘発性アーチファクトの可能性を最小限に抑えるためには、電極シャトルがシャーシにぴったりとフィットすることが不可欠である。モータシャフトにそれをねじ込むと、低速で上下にシャフトの全長を、それを実行することにより、シャトルの適合をテストします。ドライブにシャトルを押し込むので、オーバートルクでしないように注意して、モータを - それは永久に、この段階でプラスチックギヤヘッドを損傷することは非常に容易であること。以前スピニングモータ軸が回転して停止した場合は、ギヤヘッドが破損する恐れがあります。 </li><li>シャトルがシャフトの下にスムーズに実行されない場合は、シャーシの表面および破片のためのドライブのネジを点検してください。いくつかの光鉱油および再チェックシャトルフィットの微細鉗子または圧縮空気コートスレッドで削除します。 </li><li>シャトルがきつすぎる場合は、あちこち妨害物質を除去するための鉗子と細粒砥石を使用メートルシャトルの側面。均等に材料を除去するために世話をする。 </li><li>シャトルは緩すぎるそれとシャーシ面の間のギャップを埋めるためにシャトルにのり、走行時透明フィルムの小さなスライバーを傾けるとしゃべっているようなものである場合。 </li><li>シャトルが適切にフィットした後は、シャフトからシャトルを取り外して、シャトルの4つの大きな穴のそれぞれにステンレス製のシャトルチューブのいずれかを押します。それぞれがフラッシュすべての4本のチューブ（ 図3）の端部を備えたシャトルを中心にすべきである。チューブのベースに印加シアノアクリレート系接着剤の小滴で固定します。接着剤はシャトルのエッジ上またはチューブに付かないように細心の注意を払ってください。 </li><li>ドライブシャフトに再度完成した電極シャトルを通し、糸通しのベースにすべての方法をダウンさせる。 </li></ol> 4。ガイドチューブと電極の取り付け<ol><li>の4カット25ミリメートル長いセクションではtubinのポリイミド電極のガイドとして使用するためにグラム（0.0045 &quot;内径x 0.006&quot; OD）また、組立時の位置にガイドチューブを保持するダミー電極として使用するための40ミリメートルのセクションに4つの電極をカット。 （これらのダミー電極が唯一のアセンブリのためのものであり、記録のために使用されないことに注意して、アセンブリごとに同じものを再利用してもよい。）電極は、〜10ミリメートルを超えて延在するようにダミー電極の上にチューブの各セクションをスライドさせてチューブの端。 </li><li> 図4Aに示すように、各シャーシには、ポリイミドチューブを配置します。これは、電極ガイドの両端になり、お互いにフラッシュし、モータ軸のベースに整列、電極シャトルに向かって先細と反対には、ドライブの底部に収束終わる。クイック·キャストを少量混ぜ、電極ガイドの上端より約2ミリメートルを適用します。乾燥することができます。 </li><li>ダミー電極を外して、このような電極ガイドの自由端の位置を変更彼らがドライブの底にタイトなバンドルを形成している。それは一時的な場所（ 図4B）でそれらを保持するために細いワイヤーを使用すると便利かもしれません。もっとクイック·キャストを使用して新しい位置を修正しました。乾燥することができます。 </li><li>鋭いメスで、彼らはマイクロドライブの底部を越えて電極のガイドチューブをトリムします。移植されたとき、これらのチューブは、ドライブの底部（頭蓋骨の上で休憩）から脳の表面に電極をご案内いたします。このように、チューブがトリミングされるべきである地点の長さは、移植部位（ 図5）の解剖学に依存します。小鳥のために、これは約1.5mmである。 </li><li>コネクタに電極を接続するには、絶縁された白金線の30ミリメートル長いセクション（0.003 &quot;DIAを。）カットし、一方の端から絶縁の1ミリメートルを取り除くことにしました。コネクタの信号ピンの1つに半田付けは下のワイヤーを曲げてコネクタとワイヤガイドチューブのいずれかを介してそれをプッシュするには、。トンのガイドスロットの周りに線を引いて、愚弄し、それをラップしシャーシの彼はトップ。 </li><li>ハサミや細いワイヤーカッターで、長さ約25 mmの電極を切った。電極を曲げたり先端を損傷することなく、これを行うために世話をする、のいずれかが発生した場合、電極を使用することはできません。シャフトの上部に今電極シャトルで、ポリイミドチューブ内に電極を挿入し、シャトルの中でのステンレス鋼の管を通ってそれをプルアップしてください。電極の先端はポリイミドチューブの下端と同一平面であること、それがこのような位置。シャトルチューブ上記電極1ミリメートルをトリムします。 </li><li>鉗子の細かいセットで、電極の最後の2ミリメートルと白金線の最後の2ミリメートルから絶縁被覆をはがします。シャトルチューブに電極の位置を変更し、チューブに白金線を挿入し、管の中にタングステン線の短い1ミリメートル部（0.008 &quot;DIA）をスライドさせて、一緒に2を確保します。これは両方を提供するタイトフィットであるべき電極とワイヤ（ 図の間の機械的及び電気的接続3）。 </li><li>継続的な動きを確保するために上下にドライブシャフトの長さをシャトルを実行します。 </li><li>全ての電極がインストールされるまで、4.5から4.8を繰り返します。 </li><li>アース線として使用するための銀線の30ミリメートル長いセクション（0.005 &quot;DIA）を切り取ります。グラウンド·ピンの一端とはんだオフストリップ絶縁を1 mm。 </li></ol> 5。最終組立と着床前の準備<ol><li>ガイドチューブに対する電極の摩擦を減らすために、軽油とガイドチューブを埋める。毛細管現象は、一方の端部に配置されたオイルを一滴からチ​​ューブを埋めるのに十分である。 </li><li>モーターと電極用保護カバーを作成するには、透明の12ミリメートル×25ミリメートルの長方形をカットし、広いU字状にそれを折る。シャーシの外面に接着カバー（ 図6）にシアノアクリレートを使用します。透明の15ミリメートル×6 mmの長方形をカットし、接着しコネクタの周りにシアノアクリレートを使用します。干渉を防ぐためにコネクタ付きのリファレンス、透明性の長辺は、コネクタの上端と同じ高さにします。 </li><li>移植の前に、10分間10時01分、DI水漂白剤溶液に拡張電極を下げることにより、電極とガイドチューブを滅菌する。その後、滅菌水で十分に洗い流してください。 </li><li>ステップ2.5で使われているものと同様の治具を移植中定位マニピュレータにマイクロドライブを保持するために使用することができます。 </li></ol> 6。代表的な結果このプロトコルは、ハンズオン組立時間エポキシと乾燥させる接着剤のために散在して追加の6〜8時間との約5時間を必要とします。しかし、一度マイクロドライブが初めて組み立てされており、それが2時間未満での再利用（ すなわち 、電極、電極ガイドチューブ、電極ワイヤを交換することができます）のために準備することができます。このプロトコルに従うことによって得られた録音の品質やキャラクターはもちろん、一部にはに依存するようになるでしょう記録対象は、電極の選択、およびマイクロドライブのヘッドステージまたはさらに上流で行われる任意の処理。これはさておき、それは以上の10週間の時間スパンで行動する動物から安定した録画を​​得ることが可能である。行動歌姫における原線条体（RA）の堅牢な核から単一ユニット記録の例は、 図7（a）図に示されている、同じ地域からマルチユニット活動は、図7Bに示されています。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig1.jpg" /> 図1組み立て電動マイクロドライブの3Dモデル。 （i）のシャーシ、（ii）のスレッドの出力軸を有するモータと、（iii）電極シャトルバス（無料）、（iv）のシャトルチューブ、（v）の電極、（vi）を電極ガイドチューブ、及び（vii：マイクロドライブは、いくつかの主要なコンポーネントで構成されています）コネクタ。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig2.jpg" /> 図2。）コネクターのためのモデルと接続図。モータ線：B、I、L。電極ワイヤ：C、D、E、F。アース線：K。補助器具のための利用可能な他のすべてのピン。 B）、コネクタの写真トールシールエポキシを使用して、シャーシに取り付けられている。コネクタは、基礎となるワイヤガイドチューブの両方の位置に注意してください。はっきりと、このように、位置が乾くのガイドチューブを保持するシアノアクリレート系接着剤は、画像では見えません。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig3.jpg" /> 図3電極シャトルアセンブリ。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig4.jpg" /> 図4を参照）。前クイック·キャストを適用するために、シャーシに位置する電極のガイドチューブ。 B）は電極が並列にドライブの底部を終了することを確保するために、クイック·キャストの最後の一滴を追加する前に、タイトなバンドルにガイドチューブの下端をもたらす。 図5は、電極のガイドチューブがドライブの底部を越えて延びている量は、移植部位の解剖学的構造によって指定されます。図は、ガイドチューブの長さを決定するための関連する寸法を示しています。歌姫に注入するために、1.5ミリメートルで十分です。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig6.jpg" /> 図6保護カバー取り付けな仕上げ電動マイクロドライブ。 <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig7.jpg" /> 図7。行動キンカチョウにおける原線条体の堅牢な核（RA）からの代表的な録音。 a）シングルユニット活動は10MΩプラチナイリジウム電極で記録した。トップ：例の記録は移植後1週間しました。下：同じ電極から例の記録上記のように、9週間後。 1MΩ白金電極で記録B）のマルチユニット活動。 <a href="http://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/4314/4314fig7large.jpg" target="_blank">拡大図を表示するには、ここをクリックしてください</a> 。 追加ファイル：シャーシ、バス、電極管は、SolidWorks 2010のCADソフトウェアで設計されていました。これらの部品ファイル（*。sldprt）プロプライエタリとベンダー中立の（*。IGES）の両方の形式で提供され、製造図面をPDF形式で提供されています寸法になっている。

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特別な利害関係は宣言されません。

ここで紹介するプロトコルが適切なケアは、建設で撮影されている場合にのみ、最小限のモーションアーチファクトを有する高品質の録音が可能なデバイスになります。非常に重要な場合、シャーシ内のシャトルのフィット：きつすぎるとモータが過負荷になるリスクが高く、緩すぎるとかなりのモーションアーチファクトのリスクが高いです。理想的なフィットシャトルが位置やチャタリ?...

<table border="1"&gt;<tbody&gt;<tr&gt;<td<strongアイテムの&gt;名前</strong</td&gt;<td<strong&gt;会社概要</strong</td&gt;<td<strong&gt;カタログ番号</strong</td&gt;<td<strong&gt;コメント</strong</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;シャーシ</td&gt;<td&gt;カスタム</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; PEIからカット</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;電極シャトル</td&gt;<td&gt;カスタム</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; PEIからカット</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;シャトルチューブ</td&gt;<td&gt;カスタム</td&gt;<td</td&gt;<td&gt;ステンレス鋼からカット</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;コネクタ</td&gt;<td&gt; Omnetics</td&gt;<td&gt; A7886-001</td&gt;<tdA7877-001へ&gt;メイツ</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;モーターのw /ギヤヘッド</td&gt;<td&gt;ファウルハーバー</td&gt;<td&gt; 0206-A-001-B-021-47：1</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;ワイヤーガイド</td&gt;<td&gt;スモールパーツ株式会社</td&gt;<td&gt; SWPT-0113から12</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;電極ガイド</td&gt;<td&gt;スモールパーツ株式会社</td&gt;<td&gt; SWPT-0045から12</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 10MΩのPt-Irの電極</td&gt;<td&gt;マイクロプローブ株式会社</td&gt;<td&gt; PI2PT310.0H3</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;白金線</td&gt;<td&gt; AMシステムズ</td&gt;<td&gt; 772000</td&gt;<td&gt;電極配線について</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;シルバーワイヤー</td&gt;<td&gt; AMシステムズ</td&gt;<td&gt; 786000</td&gt;<tdアース線のために&gt;</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;タングステン線</td&gt;<td&gt; AMシステムズ</td&gt;<td&gt; 797000</td&gt;<td&gt;電極ピンの場合</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;透明</td&gt;<td&gt; 3M</td&gt;<td&gt; AF4300</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;トールシール</td&gt;<td&gt;バリアン</td&gt;<td&gt; 9530001</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;クイック·キャスト</td&gt;<td&gt; WPI</td&gt;<td&gt; KWIK-CAST</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;シアノアクリレート</td&gt;<td&gt;クレイジーグルー</td&gt;<td&gt; KG517</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;ファストセットエポキシ</td&gt;<td&gt;ハードマン</td&gt;<td&gt; 04001</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;軽油</td&gt;<td&gt;シグマ</td&gt;<td&gt; M5310</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;塩素系漂白剤</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;斜めのカッター</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;メスの刃</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;鉗子</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;ドライブ治</td&gt;<td&gt;カスタム</td&gt;<td</td&gt;<td&gt;エポキシシリンジまたはスティックに相手側コネクタ</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt;スモール副</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

慢性的に自由に動物の行動の神経細胞の集団から録音する機能は、ナビゲーション1、2,3、意思決定、および複雑なモーターシーケンスの第4世代を含む自然のさまざまな動作の基礎となる神経回路の機能を解剖するための貴重なツールを、証明している、5,6。精密機械加工の進歩は、マウスや小鳥などの小動物における慢性録音に適した軽量デバイスの製造を可能にした。小さ ​​な遠隔制御モーターと電極位置を調整する能力は、さらに動物の取り扱いを減らすことによって、様々な行動の文脈で記録収量を増加している。6,7 ここでは、小動物の長期慢性録音のための超軽量電動マイクロドライブを構築するためのプロトコルを記述します。私たちのデザインは、以前公開されたバージョン7から進化し、使いやすさとコストeffectiのために適合されていますより実践的研究者の広い配列にアクセスできるようにveness。この実証済みの設計では、8,9,10,11〜5mmの範囲で電極の微細な、リモートポジショニングを可能にし、完全に組み立てられた場合の未満750ミリグラムの重量を量る。我々は、すべてのカスタム·マイクロドライブ·コンポーネント用の3D CAD図面を含む、これらのドライブを構築し、アセンブルする方法のための完全なプロトコルを提示。

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

超軽量電動マイクロドライブの設計、製造、組立が記載されている。デバイスは、小型動物行動における単一ユニットの慢性的な録音のための費用対効果と使いやすいソリューションを提供します。

小動物の慢性神経録音用超軽量電動マイクロドライブの設計およびアセンブリ

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

design-assembly-an-ultra-light-motorized-microdrive-for-chronic

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.0K ビュー.  Harvard University. 超軽量電動マイクロドライブの設計、製造、組立が記載されている。デバイスは、小型動物行動における単一ユニットの慢性的な録音のための費用対効果と使いやすいソリューションを提供します。

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Construction of Microdrive Arrays for Chronic Neural Recordings in Awake Behaving Mice

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field potentials (LFPs) from populations of neurons and action potentials from individual cells, as the animal engages in experimentally relevant tasks. Chronically implanted microdrives allow for brain recordings to last over periods of several weeks. Miniaturized drives and lightweight components allow for these long-term recordings to occur in small mammals, such as mice. By using tetrodes, which consist of tightly braided bundles of four electrodes in which each wire has a diameter of 12.5 &mu;m, it is possible to isolate physiologically active neurons in superficial brain regions such as the cerebral cortex, dorsal hippocampus, and subiculum, as well as deeper regions such as the striatum and the amygdala. Moreover, this technique insures stable, high-fidelity neural recordings as the animal is challenged with a variety of behavioral tasks. This manuscript describes several techniques that have been optimized to record from the mouse brain. First, we show how to fabricate tetrodes, load them into driveable tubes, and gold-plate their tips in order to reduce their impedance from M&Omega; to K&Omega; range. Second, we show how to construct a custom microdrive assembly for carrying and moving the tetrodes vertically, with the use of inexpensive materials. Third, we show the steps for assembling a commercially available microdrive (Neuralynx VersaDrive) that is designed to carry independently movable tetrodes. Finally, we present representative results of local field potentials and single-unit signals obtained in the dorsal subiculum of mice. These techniques can be easily modified to accommodate different types of electrode arrays and recording schemes in the mouse brain.

The design and assembly of microdrives for in vivo electrophysiological recordings of brain signals from the mouse is described. By attaching microelectrode bundles to sturdy driveable carriers, these techniques allow for long-term and stable neural recordings. The lightweight design allows for unrestricted behavioral performance by the animal following drive implantation.

アウェイク行動マウスにおける慢性神経録音のためにマイクロドライブアレイの構築

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field ...

行動学

Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of neurons and circuits requires methods with the spatial selectivity and temporal resolution appropriate for mechanistic analysis of neural ensembles in the behaving animal, i.e. recording of representatively large samples of isolated single neurons. Ensemble monitoring of neuronal activity has progressed remarkably in the past decade in both small and large-brained animals, including human subjects1-11. Multiple-site recording with silicon-based devices are particularly effective because of their scalability, small volume and geometric design.
Here, we describe methods for recording multiple single neurons and local field potential in behaving rodents, using commercially available micro-machined silicon probes with custom-made accessory components. There are two basic options for interfacing silicon probes to preamplifiers: printed circuit boards and flexible cables. Probe supplying companies (<a href="http://www.neuronexustech.com/" >http://www.neuronexustech.com/</a>; <a href="http://www.sbmicrosystems.com/">http://www.sbmicrosystems.com/</a>; <a href="http://www.acreo.se/">http://www.acreo.se/</a>) usually provide the bonding service and deliver probes bonded to printed circuit boards or flexible cables. Here, we describe the implantation of a 4-shank, 32-site probe attached to flexible polyimide cable, and mounted on a movable microdrive. Each step of the probe preparation, microdrive construction and surgery is illustrated so that the end user can easily replicate the process.

We describe methods for large-scale recording of multiple single units and local field potential in behaving rodents with silicon probes. Drive fabrication, probe attachment to the drive and probe implantation processes are illustrated in sufficient details for easy replication.

動作げっ歯類の可動シリコンプローブによるニューロンの大規模なレコーディング

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of ...

神経科学

Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication

Chronic recording of large populations of neurons is a valuable technique for studying the function of neuronal circuits in awake behaving rats. Lightweight recording devices carrying a high density array of tetrodes allow for the simultaneous monitoring of the activity of tens to hundreds of individual neurons. Here we describe a protocol for the fabrication of a micro-drive array with twenty one independently movable micro-drives. This device has been used successfully to record from hippocampal and cortical neurons in our lab. We show how to prepare a custom designed, 3-D printed plastic base that will hold the micro-drives. We demonstrate how to construct the individual micro-drives and how to assemble the complete micro-drive array. Further preparation of the drive array for surgical implantation, such as the fabrication of tetrodes, loading of tetrodes into the drive array and gold-plating, is covered in a subsequent video article.

Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication

In this protocol we demonstrate how to fabricate a micro-drive array for chronic electrophysiological recordings in rats.

慢性のためのマイクロドライブアレイ in vivoで録音：ドラ​​イブの作製

Chronic recording of large populations of neurons is a valuable technique for studying the function of neuronal circuits in awake behaving rats. ...

生物学

Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly

The tetrode, a bundle of four electrodes, has proven to be a valuable tool for the simultaneous recording of multiple neurons in-vivo.  The differential amplitude of action potential signatures over the channels of a tetrode allows for the isolation of single-unit activity from multi-unit signals.  The ability to precisely control the stereotaxic location and depth of the tetrode is critical for studying coordinated neural activity across brain regions.  In combination with a micro-drive array, it is possible to achieve precise placement and stable control of many tetrodes over the course of days to weeks.  In this protocol, we demonstrate how to fabricate and condition tetrodes using basic tools and materials, install the tetrodes into a multi-drive tetrode array for chronic in-vivo recording in the rat, make ground wire connections to the micro-drive array, and attach a protective cone onto the micro-drive array in order to protect the tetrodes from physical contact with the environment.



Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Tetrode Assembly

In this protocol we demonstrate how to fabricate and condition tetrodes for use with a micro-drive array, which was designed for chronic electrophysiological recordings in rats. In addition, we illustrate the final stages of micro-drive array construction, which includes installing ground wires and a protective cone.

慢性のためのマイクロドライブアレイ in vivoで録音：四極管アセンブリ

The tetrode, a bundle of four electrodes, has proven to be a valuable tool for the simultaneous recording of multiple neurons in-vivo.  The differential ...

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

The number of physiological investigations in the mouse, mus musculus, has experienced a recent surge, paralleling the growth in methods of genetic targeting for microcircuit dissection and disease modeling. The introduction of optogenetics, for example, has allowed for bidirectional manipulation of genetically-identified neurons, at an unprecedented temporal resolution. To capitalize on these tools and gain insight into dynamic interactions among brain microcircuits, it is essential that one has the ability to record from ensembles of neurons deep within the brain of this small rodent, in both head-fixed and freely behaving preparations. To record from deep structures and distinct cell layers requires a preparation that allows precise advancement of electrodes towards desired brain regions. To record neural ensembles, it is necessary that each electrode be independently movable, allowing the experimenter to resolve individual cells while leaving neighboring electrodes undisturbed. To do both in a freely behaving mouse requires an electrode drive that is lightweight, resilient, and highly customizable for targeting specific brain structures.
A technique for designing and fabricating miniature, ultralight weight, microdrive electrode arrays that are individually customizable and easily assembled from commercially available parts is presented. These devices are easily scalable and can be customized to the structure being targeted; it has been used successfully to record from thalamic and cortical regions in a freely behaving animal during natural behavior.

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.

マウスの電気生理学的記録のための設計と超軽量重量の作製、調整可能なマルチ電極プローブ

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

Construction of an Improved Multi-Tetrode Hyperdrive for Large-Scale Neural Recording in Behaving Rats

Monitoring the activity patterns of a large population of neurons over many days in awake animals is a valuable technique in the field of systems neuroscience. One key component of this technique consists of the precise placement of multiple electrodes into desired brain regions and the maintenance of their stability. Here, we describe a protocol for the construction of a 3D-printable hyperdrive, which includes eighteen independently adjustable tetrodes, and is specifically designed for in vivo extracellular neural recording in freely behaving rats. The tetrodes attached to the microdrives can either be individually advanced into multiple brain regions along the track, or can be used to place an array of electrodes into a smaller area. The multiple tetrodes allow for simultaneous examination of action potentials from dozens of individual neurons, as well as local field potentials from populations of neurons in the brain during active behavior. In addition, the design provides for simpler 3D drafting software that can easily be modified for differing experimental needs.

We present the construction of a 3D-printable hyperdrive with eighteen independently adjustable tetrodes. The hyperdrive is designed to record brain activity in freely behaving rats over a period of several weeks.

ラットの行動で大規模な神経細胞記録向上のマルチ ・ テトロード ハイパー ドライブの構築

Monitoring the activity patterns of a large population of neurons over many days in awake animals is a valuable technique in the field of systems ...

Hybrid Microdrive System with Recoverable Opto-Silicon Probe and Tetrode for Dual-Site High Density Recording in Freely Moving Mice

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, conventional microdrive designs often only allow use of one type of electrode to record from single or multiple regions, limiting the yield of single-unit or depth profile recordings. It also often limits the ability to combine electrode recordings with optogenetic tools to target pathway and/or cell type specific activity. Presented here is a hybrid microdrive array for freely moving mice to optimize yield and a description of its fabrication and reuse of the microdrive array. The current design employs nine tetrodes and one opto-silicon probe implanted in two different brain areas simultaneously in freely moving mice. The tetrodes and the opto-silicon probe are independently adjustable along the dorsoventral axis in the brain to maximize the yield of unit and oscillatory activities. This microdrive array also incorporates a set-up for light, mediating optogenetic manipulation to investigate the regional- or cell type-specific responses and functions of long-range neural circuits. In addition, the opto-silicon probe can be safely recovered and reused after each experiment. Because the microdrive array consists of 3D-printed parts, the design of microdrives can be easily modified to accommodate various settings. First described is the design of the microdrive array and how to attach the optical fiber to a silicon probe for optogenetics experiments, followed by fabrication of the tetrode bundle and implantation of the array into a mouse brain. The recording of local field potentials and unit spiking combined with optogenetic stimulation also demonstrate feasibility of the microdrive array system in freely moving mice.

This protocol describes the construction of a hybrid microdrive array that allows implantation of nine independently adjustable tetrodes and one adjustable opto-silicon probe in two brain regions in freely moving mice. Also demonstrated is a method for safely recovering and reusing the opto-silicon probe for multiple purposes.

自由に動くマウスの二重部位高密度記録のための回収可能なオプトシリコンプローブとテトロードを備えたハイブリッドマイクロドライブシステム

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, ...

若年マウスの日常神経活動を記録するためのマイクロドライブインプラント

A Lightweight Drive Implant for Chronic Tetrode Recordings in Juvenile Mice

In vivo electrophysiology provides unparalleled insight into the sub-second-level circuit dynamics of the intact brain and represents a method of particular importance for studying mouse models of human neuropsychiatric disorders. However, such methods often require large cranial implants, which cannot be used in mice at early developmental time points. As such, virtually no studies of in vivo physiology have been performed in freely behaving infant or juvenile mice, despite the fact that a better understanding of neurological development in this critical window would likely provide unique insights into age-dependent developmental disorders such as autism or schizophrenia. Here, a micro-drive design, surgical implantation procedure, and post-surgery recovery strategy are described that allow for chronic field and single-unit recordings from multiple brain regions simultaneously in mice as they age from postnatal day 20 (p20) to postnatal day 60 (p60) and beyond, a time window roughly corresponding to the human ages of 2 years old through to adulthood. The number of recording electrodes and final recording sites can be easily modified and expanded, thus allowing flexible experimental control of the in vivo monitoring of behavior- or disease-relevant brain regions across development.

著者スポットライト:若年マウスの慢性四極管記録のための軽量ドライブインプラント  

Here, we describe a micro-drive design, surgical implantation procedure, and post-surgery recovery strategy that allow for chronic field and single-unit recordings from multiple brain regions simultaneously in juvenile and adolescent mice across a critical developmental window from postnatal day 20 (p20) to postnatal day 60 (p60) and beyond.

小動物の慢性神経録音用超軽量電動マイクロドライブの設計およびアセンブリ

要約

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アウェイク行動マウスにおける慢性神経録音のためにマイクロドライブアレイの構築

動作げっ歯類の可動シリコンプローブによるニューロンの大規模なレコーディング

慢性のためのマイクロドライブアレイ in vivoで録音：ドライブの作製

慢性のためのマイクロドライブアレイ in vivoで録音：四極管アセンブリ

マウスの電気生理学的記録のための設計と超軽量重量の作製、調整可能なマルチ電極プローブ

ラットの行動で大規模な神経細胞記録向上のマルチ・テトロードハイパードライブの構築

自由に動くマウスの二重部位高密度記録のための回収可能なオプトシリコンプローブとテトロードを備えたハイブリッドマイクロドライブシステム

幼若マウスにおける慢性四尾行記録のための軽量駆動インプラント

幼若マウスにおける慢性四尾行記録のための軽量駆動インプラント

幼若マウスにおける慢性四尾行記録のための軽量駆動インプラント

小動物の慢性神経録音用超軽量電動マイクロドライブの設計およびアセンブリ

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アウェイク行動マウスにおける慢性神経録音のためにマイクロドライブアレイの構築

動作げっ歯類の可動シリコンプローブによるニューロンの大規模なレコーディング

慢性のためのマイクロドライブアレイ in vivoで録音：ドラ​​イブの作製

慢性のためのマイクロドライブアレイ in vivoで録音：四極管アセンブリ

マウスの電気生理学的記録のための設計と超軽量重量の作製、調整可能なマルチ電極プローブ

ラットの行動で大規模な神経細胞記録向上のマルチ ・ テトロード ハイパー ドライブの構築

自由に動くマウスの二重部位高密度記録のための回収可能なオプトシリコンプローブとテトロードを備えたハイブリッドマイクロドライブシステム

幼若マウスにおける慢性四尾行記録のための軽量駆動インプラント

幼若マウスにおける慢性四尾行記録のための軽量駆動インプラント

幼若マウスにおける慢性四尾行記録のための軽量駆動インプラント

慢性のためのマイクロドライブアレイ in vivoで録音：ドライブの作製

ラットの行動で大規模な神経細胞記録向上のマルチ・テトロードハイパードライブの構築