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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter November 27, 2008

A remotely controlled lightweight MRI compatible ultrasonic actuator for micrometer positioning of electrodes during neuroethological primate research / Telemetrisch gesteuerter, MRT-kompatibler Ultraschallaktor zur Mikrometerpositionierung von Elektroden in der neuroethologischen Primaten-Forschung

Thorsten A. Kern, Hermke Rörup, Roland Werthschützky and Roland Tammer
From the journal

Abstract

The precise positioning of microelectrodes is essential for a reliable electrophysiological exploration of anatomical structures in the brain of laboratory animals, e.g., non-human primates in systemic brain research. Despite recent advances in micromechanics, the majority of small, chronically head mounted devices for advancing and retracting electrodes in freely moving animals reported in the literature are manually operated. In this article, we present a newly developed lightweight microfeed, based on an ultrasonic actuator for micrometer positioning of recording microelectrodes. It has been designed for compatibility with magnetic resonance imaging to allow non-invasive visualization of chronically implanted electrodes. The actuator combines a teleoperation via infrared control to minimize manipulation of animals during neuroethological studies. Its design is believed to add substantially to the well-being of experimental animals.

Zusammenfassung

Die exakte Positionierung von Mikroelektroden ist von hoher Bedeutung für eine zuverlässige elektrophysiologische Erforschung anatomischer Strukturen im Hirn von Labortieren, wie z.B. nicht-humanen Primaten, in der systemischen Hirnforschung. Trotz neuerer Fortschritte in der Mikromechanik dominieren bei den eingesetzten kleinen, dauerhaft am Kopf montierten Geräten zum Vorschub bzw. Rückzug von Elektroden in frei beweglichen Tieren manuelle Vortriebe. In diesem Beitrag beschreiben wir einen neu entwickelten leichten Miniaturvorschub, basierend auf einem Ultraschallaktor zur mikrometergenauen Positionierung von Mikroelektroden. Der Aktor wurde für den Einsatz im Magnetresonanztomographen entworfen und soll die nicht-invasive Darstellung von chronisch implantierten Elektroden im Hirn ermöglichen. Die Steuerung des Vorschubs erfolgt über eine Infrarot-Schnittstelle, die den Einfluss auf die Tiere und deren Manipulation während der neuroethologischen Studien minimiert. Wir sind davon überzeugt, dass der vorgestellte Entwurf die Haltung von Labortieren verbessert.


Corresponding author: Thorsten A. Kern, Institute for Electromechanical Design, Darmstadt University of Technology, Merckstrasse 25, 64283 Darmstadt, Germany Phone: +49-6151-164561 Fax: +49-6151-164096

Received: 2007-11-2
Accepted: 2008-8-22
Published Online: 2008-11-27
Published in Print: 2008-12-01

©2008 by Walter de Gruyter Berlin New York

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