CN1317290A - 水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置，属神经电生理学实验装置。该装置由固定在大鼠头上的微电极微推进器(2)，固定在微电极微推进器(2)的保护盒(12)上的前置放大器(3)，通过电缆(5)与前置放大器(3)的输出端相连的后置放大器(6)，与后置放大器(6)的输出端相连的滤波器(7)，分别与滤波器(7)和摄像镜头(1)连接的行为、电生理数据记录系统(8)组成。具有能够在大鼠进行水迷宫训练及测试的同时，记录并观察大鼠脑内相关神经元电活动情况，所用装置防水性能良好、抗干扰性强，结构轻便，实用性强等优点。
Description
本发明涉及一种水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置，属神经电生理学实验装置。
进行药物开发的重要环节就是动物模型的建立，在认知药物，尤其是与学习记忆相关药物的开发中，旱迷宫(如Y迷宫、8-臂辐射迷宫等]和水迷宫(如Morris水迷宫、水迷津等)是研究啮齿类动物学习记忆最常用的方法，也是认知药物筛选常用的动物模型。
旱迷宫，如Y迷宫等的缺点是动物可能会利用一些非认知因素，如留在迷宫内的尿液的气味，体内其它分泌物的气味来标记路径，如果是这样的话，那将给药物筛选带来一些非特异性干扰。而水迷宫则可排除气味干扰，这也是水迷宫在药物开发中被应用得越来越普遍的原因之一。
与旱迷宫相比，水迷宫除了可以避免嗅觉的干扰外，还具备实验装置简单、动物训练容易、实验周期短等优点。但水迷宫也有其缺点，即仅能从行为水平上评价药效，缺乏更深一步的细胞和分子水平数据。
迄今为止，末发现与本发明技术方案相同的公开报道。
本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种利用现代微电子技术和计算机技术，在我们新近建立的“自由活动动物脑神经元多道微电极记录技术”的基础上，对在水迷宫中游泳的大鼠进行神经元电活动的多道微电极记录的系统体积小、重量轻、抗干扰性强、防水性能好的水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置。
本发明是这样实现的：该水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置由固定在大鼠头上的微电极微推进器(2)，固定在微电极微推进器(2)的保护盒(12)上的前置放大器(3)，通过电缆(5)与前置放大器(3)的输出端相连的后置放大器(6)，与后置放大器(6)的输出端相连的滤波器(7)，分别与滤波器(7)和摄像镜头(1)连接的行为、电生理数据记录系统(8)组成。
其中，微电极微推进器(2)的结构包括：用牙托水泥(14)固定在大鼠头上的上下相通且其下部设置有支撑脚(13)的漏斗形的保护盒(12)、置于保护盒(12)中的微电极微推进器(2)。其中微电极微推进器(2)由基座(16)，置于基座(16)中的粗针管(23)，一端插在粗针管(23)中、另一端固定在塑料小薄片(21)上的细针管(17)，固定在基座(16)上的弹簧(22)和一端通过敷铜板(20)、另一端置于细针管(17)中的微电极(18)组成；微电极(18)由单根微电极阻抗为200K-500K欧姆的数根镍铬合金丝绞合制成，微电极(18)的一端分散，通过敷铜板(20)与前置放大器(3)的输入端焊接；
前置放大器(3)为装于敷铜板盒内的输送电路和运算放大器焊接而成，其输入阻抗：＞1012欧姆，静态噪声水平：＜0.1微伏，放大倍数：1，工作频带：900-3000HZ；电源：采用9V双电池电源；
后置放大器(6)为装于塑料盒内的输送电路和运算放大器组成，其输入阻抗：＞1012欧姆，静态噪声水平：＜0.1微伏，放大倍数：1000，工作频带：900-3000HZ。
滤波器(7)、摄像镜头(1)、行为、电生理数据记录系统(8)均为现有的公知设备。其中摄像镜头(1)型号为：Sunspro(SP B/W台湾)，行为、电生理数据记录系统(8)为一计算机图象和数据处理系统。行为记录部分为：“Mouse Track Application”软件及GreatWall计算机(GenuineIntel,PentiumⅡprocessor,64.0MB RAM)。电生理数据与该系统同步存贮、分析、处理。
附图1为水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置连接图。
附图2为安装在大鼠颅骨表面的微型微电极推进器(2)及前置放大器(3)结构示意图。图中序号9为地线、10为焊接点。
附图3为微电极微型推进器结构示意图。
附图4为前置放大器单元电路图。
附图5为后置放大器电路图。
附图6为滤波器电路图。
下面将结合附图对本发明作进一步详述：该水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置，其特征在于该装置由固定在大鼠头上的微电极微推进器(2)，固定在微电极微推进器(2)的保护盒(12)上的前置放大器(3)，通过电缆(5)与前置放大器(3)的输出端相连的后置放大器(6)，与后置放大器(6)的输出端相连的滤波器(7)，分别与滤波器(7)和摄像镜头(1)连接的行为、电生理数据记录系统(8)组成。
其中，微电极微推进器(2)的结构包括：用牙托水泥(14)固定在大鼠头上的上下相通且其下部设置有支撑脚(13)的漏斗形的保护盒(12)、置于保护盒(12)中的微电极微推进器(2)。其中微电极微推进器(2)由基座(16)，置于基座(16)中的粗针管(23)，一端插在粗针管(23)中、另一端固定在塑料小薄片(21)上的细针管(17)，固定在基座(16)上的弹簧(22)和一端通过敷铜板(20)、另一端置于细针管(17)中的微电极(18)组成；微电极(18)由单根微电极阻抗为200K-500K欧姆的数根镍铬合金丝绞合制成，根微电极直径15微米，外被特福龙绝缘层。粘连后的各根微电极之间仍保持良好绝缘。微电极(18)插入脑内记录端由锋利手术剪快速截断，断面在体视解剖镜下检查须均匀反光、无绝缘层覆盖。
装配时，将四根镍铬合金绞合成的一组微电极(18)插入6号细针管(17)内(长约16毫米，两端用沙纸打磨光滑)，电极尖端微微露出针管口。用502胶将电极固定在细针管(17)上。细针管(17)上端用502胶粘合在微推进器弹簧上的塑料小薄片(21)上，下端插入一长10毫米的粗针管(23)内，该粗针管(23)与微电极微推进器(2)下端的基座(16)相粘合。给大鼠脑内埋入微电极(18)时，用牙托水泥(14)包绕粗针管(23)及微电极微推进器(2)下端的基座(16)，而粗针管(23)内的6号细针管(17)可自由上下移动，不受牙托水泥的影响。微型微电极推进器(2)中弹簧(22)的直径为2毫米；基座(16)：8×5×4毫米，推进螺杆(19)直径为1毫米，长为15毫米。微型微电极推进器(2)每360度推进距离：为330微米；重量小于1克。微型微电极推进器(2)外罩一上下相通的漏斗形保护盒(12)，其尺寸为18×14×8毫米，盒的周边3面、前壁各由敷铜板、透明塑料板制成，实验操作时，可通过前壁透明塑料板观察针管下降情况。微电极微推进器(2)的上端用502胶固定一块敷铜板(20)，其尺寸为(7×6×0.8毫米)，若记录电极为4根，则敷铜部分需经饱和FeCl3溶液腐蚀，留铜面5条，每条宽约1毫米，相互之间绝缘。各焊5根微电极，其中4根为绞合在一起的电极，1根为单独镍铬合金细丝。焊接点及微电极裸露部分用指甲油涂抹一层，覆盖之，以防水并绝缘。
前置放大器(3)为装于敷铜板盒内的输送电路和运算放大器焊接而成。体积：22×14×14毫米，重量：小于5克。将小盒用502胶固定在微电极微推进器(2)的保护盒(12)上，在小盒一端引出3根电线，分别将前置放大器(3)的2个输入端与微电极(18)的分散端焊接，前置放大器(3)的地线与固定在大白鼠颅骨上的地线(9)相焊接。小盒各面接缝处用稀牙托水泥渗透、密封，使之充分防水。前置放大器(3)输入阻抗：＞1012欧姆，静态噪声水平：＜0.1微伏，放大倍数：1，工作频带：900-3000HZ；电源：采用9V双电池电源；
后置放大器(6)为固定在一塑料盒(150×120×42毫米)内输送电路和运算放大器，组成。后置放大器(6)的2个输入端、1个地线端通过长约2-3米的电缆(5)与前置放大器(3)的2个输出端、1个地线端相连。所有焊接点均用指甲油覆盖，以达防水、绝缘的目的。其输入阻抗：＞1012欧姆，静态噪声水平：＜0.1微伏，放大倍数：1000，工作频带：900-3000HZ,C=0.1μF,R1=10K欧姆，R2=10M欧姆。频带：900-3000HZ,C=0.1μf,R1=10K欧姆，R2=10M欧姆。
滤波器(7)、摄像镜头(1)、行为、电生理数据记录系统(8)均为现有的公知设备。其中摄像镜头(1)型号为：Sunspro(SP B/W台湾)，行为、电生理数据记录系统为一计算机图象和数据处理系统。行为记录部分为：“Mouse Track Application”软件及Great Wall计算机(GenuineIntel,PentiumⅡprocessor,64.0MB RAM)。电生理数据与该系统同步存贮、分析、处理。
记录时，先采用常规的方法在大鼠颅骨上钻孔(15)，再将本发明装置中的微电极微推进器(2)及保护盒(12)用牙托水泥(14)固定在大鼠颅骨上，然后按附图1的连接顺序连接好该装置。随即将安置有该装置的大鼠放入水迷宫中，根据不同的学习任务，采集动物在进行学习记忆任务时的相关脑区内神经元放电数据，再与大鼠行为数据结合起来分析。由于水迷宫行为模型较好地排除了啮齿类动物的嗅觉对学习记忆的干扰，故可准确反映啮齿类动物与视觉相关的空间、非空间记忆，并可将此模型应用于啮齿类动物脑内与某特定地点、位置相关的神经元的定位。例如，将装有该发明装置的大鼠放入水迷宫4个象限中的1个，训练其寻找位于水迷宫中某一固定位置、低于水面1厘米的透明平台，记录动物在寻找平台时单位神经元放电的情况。或将动物放入水中，寻找与特定区域相关的神经元，从而确定无嗅觉干扰的“位置细胞”位于大脑何处。
本发明与现有技术相比，具有能够在大鼠进行水迷宫训练及测试的同时，记录并观察大鼠脑内相关神经元电活动情况，所用装置防水性能良好、抗干扰性强，结构轻便，具很大的实用性等优点。
Claims (2)
1．一种水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置，其特征在于该装置由固定在大鼠头上的微电极微推进器(2)，固定在微电极微推进器(2)的保护盒(12)上的前置放大器(3)，通过电缆(5)与前置放大器(3)的输出端相连的后置放大器(6)，与后置放大器(6)的输出端相连的滤波器(7)，分别与滤波器(7)和摄像镜头(1)连接的行为、电生理数据记录系统(8)组成。
2．按照权利要求1所说明的水迷宫大鼠脑内记录神经元放电的装置，其特征在于：
2.1微电极微推进器(2)的结构包括：用牙托水泥(14)固定在大鼠头上的上下相通且其下部设置有支撑脚(13)的漏斗形的保护盒(12)、置于保护盒(12)中的微电极微推进器(2)；其中微电极微推进器(2)由基座(16)，置于基座(16)中的粗针管(23)，一端插在粗针管(23)中、另一端固定在塑料小薄片(21)上的细针管(17)，固定在基座(16)上的弹簧(22)和一端通过敷铜板(20)、另一端置于细针管(17)中的微电极(18)组成；微电极(18)由单根微电极阻抗为200K-500K欧姆的数根镍铬合金丝绞合制成，微电极(18)的一端分散，通过敷铜板(20)与前置放大器(3)的输入端焊接；
2.2前置放大器(3)为装于用敷铜板制作的盒内的输送电路和运算放大器焊接而成，其输入阻抗：＞1012欧姆，静态噪声水平：＜0.1微伏，放大倍数：1，工作频带：900-3000HZ；电源：采用9V双电池电源；
2.3后置放大器(6)为装于塑料盒内的输送电路和运算放大器组成，其输入阻抗：＞1012欧姆，静态噪声水平：＜0.1微伏，放大倍数：1000，工作频带：900-3000HZ。
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