Antecedentes
Inspirado en un prototipo construido por José Enrique López Pérez, estudiante de Ingeniería Electrónica en Oaxaca, México.
Aunque es bastante conocido que tu corazón y tu cerebro generan potenciales eléctricos, ¡quizás no sepas que todo tu ojo también tiene un potencial! No cambia rápidamente en forma de «impulsos» como el corazón y el cerebro, pero sí tiene una diferencia de voltaje que podemos medir. Concretamente, la parte delantera del ojo, donde se encuentra la córnea, es más positiva que la parte trasera (donde está la retina).
Con esta diferencia de potencial, el ojo es un dipolo eléctrico. Y cuando los dipolos se mueven, provocan cambios en el campo eléctrico que se pueden observar. Al mover los ojos de izquierda a derecha o de arriba a abajo se crea una desviación eléctrica que podemos medir llamada señal electrooculográfica (EOG). Colocando los electrodos de nuestra diadema BYB de forma que cada electrodo se sitúe a ambos lados del ojo, podemos detectar el movimiento de izquierda a derecha. Al tener un electrodo por encima del ojo y otro electrodo por debajo del ojo, podemos detectar los movimientos hacia arriba y hacia abajo junto con los parpadeos. ¿Qué es eso de los parpadeos? Sí, también podemos detectar parpadeos. Sin embargo, creemos que esto se debe a la señal electromiográfica de los músculos del parpadeo, y no al movimiento del ojo. Pero, con esto se pueden hacer interesantes interfaces como detectores de parpadeo.
¡Ahora vamos a observar y medir la señal!
Descargas
Antes de empezar, asegúrate de que tienes el Backyard Brains Spike Recorder instalado en tu ordenador o dispositivo móvil. El programa Backyard Brains Spike Recorder te permite visualizar y guardar los datos en tu ordenador/tableta/teléfono al hacer los experimentos.
Procedimiento
En este experimento de «Potencial Ocular», vamos a medir el cambio en los potenciales del globo ocular a medida que movemos los ojos.
- Comenzaremos con los movimientos del ojo izquierdo frente al derecho. Coja su cinta de cabeza BYB y colóquela de forma que los electrodos se sitúen a ambos lados y en el ojo.
- Añada pegotes de gel para electrodos debajo de los parches metálicos de la cinta de cabeza.
- Ahora, añada un parche de electrodos en la protuberancia ósea que hay detrás de la oreja (la apófisis mastoides).
- Nota: Una configuración alternativa de los electrodos es poner ambos parches de electrodos a ambos lados de las sienes, en la parte exterior de los ojos..
- ¡Ahora es el momento de conectar los electrodos! coloque las pinzas de cocodrilo rojas en los electrodos alrededor del ojo, y la pinza de cocodrilo negra en el suelo detrás de la oreja. Qué rojo está en qué lugar alrededor del ojo no importa para los experimentos introductorios.
- Enchufe los cables de los electrodos en el SpikerBox, es el conector naranja.
- Configure su SpikerBox y el programa Spike Recorder. Una vez más, ya que los ajustes del filtro de este amplificador están justo en el punto dulce de los sistemas eléctricos de la casa, usted tendrá que ser muy vigilante del ruido en este experimento. Tenga su portátil y SpikerBox lejos de cualquier toma de corriente, lejos de cualquier luz fluorescente, etc. También tenga su computadora portátil funcionando sólo con la energía de la batería.
- Este experimento es más fácil con un amigo para que usted observe. Cuando la señal, mover los ojos a la izquierda. Usted debe ver una desviación en una dirección seguida de una rápida desviación en otra dirección. Si mueve los ojos hacia la derecha, la señal cambiará de polaridad.
- Ahora, intentaremos registrar los movimientos de subida y bajada frente al parpadeo. Con su diadema, tenga un electrodo por encima del ojo, y coloque un electrodo adhesivo debajo del ojo. Coloque las pinzas rojas de cocodrilo en los electrodos por encima y por debajo del ojo, y la pinza negra de tierra en la tierra detrás de la oreja.
- Ahora parpadee frente al movimiento de los ojos hacia arriba y hacia abajo. ¿Qué observa?
- Para registrar los datos, puede pulsar el botón rojo de grabación en el software Spike Recorder.
- ¡Y ya está! No se nos ha escapado que quizás podrías construir una interfaz con esta señal. Inténtalo!
Discusión / Trabajo posterior
- ¿Podrías utilizar esta interfaz para controlar un videojuego? ¿Dónde estaría el principal problema con esto?
- Nuestro software SpikeRecorder está diseñado para ser fácil de usar, pero si quiere hackear una interfaz, puede modificar nuestro sketch de procesamiento heredado que también guarda y muestra los datos. Descárguelo aquí. Para ello, es necesario utilizar un Arduino Sketch diferente, que puedes encontrar en este enlace.
Notas
Gracias a Italo Ahumada Morasky, un artista chileno que ilustró nuestro Héroe Serbio a petición de José.
Ideas de proyectos para la Feria de la Ciencia
- ¿Los potenciales se ven diferentes cuando los ojos están abiertos o cerrados? ¿Por qué o por qué no?
- Experimenta con la colocación del electrodo EOG. ¿Cómo afecta a su señal?
- ¿Se ve afectada la amplitud del potencial por la distancia a la que mueve los ojos? ¿Con qué rapidez? ¿Qué otras variables crees que podrían tener un efecto, y por qué?
- ¿Cómo afecta la colocación de los electrodos al potencial generado? Como por ejemplo, dónde en relación con el movimiento del ojo, y a qué distancia del ojo. ¿Por qué tiene estos efectos? Piensa en la física de cómo se genera el potencial, y en cómo se mueve la electricidad en el cuerpo.
- Intenta movimientos que sólo requieran los párpados: cerrar los ojos (lentamente), entrecerrarlos, abrirlos mucho. Por qué o por qué no vemos un EOG para estos, y si lo hacemos, ¿cómo se compara con los anteriores vistos?
- ¿Tiene algún efecto el hecho de que alguien necesite o no gafas? ¿Por qué o por qué no? Si es así, ¿cuál es el efecto?