Antecedent
Inspirat de un prototip construit de José Enrique López Pérez, student la Inginerie Electronică în Oaxaca, Mexic.
În timp ce este destul de bine cunoscut faptul că inima și creierul generează potențiale electrice, s-ar putea să nu știți că întregul ochi are și el un potențial! Acesta nu se schimbă rapid sub formă de „impulsuri” ca inima și creierul dumneavoastră, dar are o diferență de tensiune pe care o putem măsura. Mai exact, partea din față a ochiului, unde se află corneea, este mai pozitivă decât partea din spate a ochiului (unde se află retina).
Cu această diferență de potențial, ochiul este un dipol electric. Iar atunci când dipolii se mișcă, ei provoacă modificări ale câmpului electric care pot fi observate. Prin mișcarea ochilor de la stânga la dreapta sau de sus în jos creează o deviere electrică pe care o putem măsura numită semnal electrooculografic (EOG). Prin plasarea electrozilor din bentița noastră BYB astfel încât fiecare electrod să se afle de o parte și de alta a ochiului, putem detecta mișcarea stânga vs. dreapta. Prin plasarea unui electrod deasupra ochiului și a altui electrod sub ochi, putem detecta mișcările în sus și în jos împreună cu clipitul.Clipitul? Ce este asta cu clipitul! Da, putem detecta și clipitul! Cu toate acestea, credem că acest lucru se datorează semnalului electromiografic al mușchilor clipelor oculare, și nu mișcării ochiului. Dar, cu asta se pot face interfețe interesante, cum ar fi detectoarele de clipit.
Acum să observăm și să măsurăm semnalul!
Downloads
Înainte de a începe, asigurați-vă că aveți Backyard Brains Spike Recorder instalat pe computer sau pe dispozitivul mobil. Programul Backyard Brains Spike Recorder vă permite să vizualizați și să salvați datele pe computerul/tableta/telefonul dvs. atunci când faceți experimente.
Procedură
În acest experiment „Eye Potential”, vom măsura schimbarea potențialelor globului ocular pe măsură ce ne mișcăm ochii.
- Vom începe cu mișcări ale ochiului spre stânga vs. spre dreapta. Luați bentița BYB și plasați-o astfel încât electrozii să fie poziționați de o parte și de alta a ochiului.
- Adăugați picături de gel pentru electrozi sub plasturii metalici din bentiță.
- Acum, adăugați un plasture pentru electrozi pe proeminența osoasă din spatele urechii (procesul mastoidian).
- Notă: O configurație alternativă a electrozilor este de a pune ambii electrozi de plasture de pe ambele părți ale tâmplelor, pe partea exterioară a ochilor..
- Acum este timpul să vă conectați electrozii! plasați clemele crocodil roșii pe electrozii din jurul ochiului, iar clema crocodil neagră pe solul din spatele urechii. Ce roșu se află în ce locație în jurul ochiului nu contează pentru experimentele introductive.
- Conectați firele cablului electrodului la SpikerBox, este conectorul portocaliu.
- Configurați programul SpikerBox și Spike Recorder. Din nou, din moment ce setările de filtrare ale acestui amplificator se află chiar în punctul dulce al sistemelor electrice casnice, va trebui să fiți foarte vigilent la zgomot în acest experiment. Țineți laptopul și SpikerBox departe de orice priză electrică, departe de orice lumină fluorescentă, etc. De asemenea, laptopul trebuie să funcționeze doar pe baterie.
- Acest experiment este mai ușor cu un prieten care să vă pună să observați. La semnal, mișcă-ți ochii spre stânga. Ar trebui să vedeți o deviere într-o direcție urmată de o deviere rapidă în altă direcție. Dacă vă deplasați ochii spre dreapta, semnalul își va schimba polaritatea.
- Acum, vom încerca să înregistrăm mișcările de sus și de jos față de clipire. Cu banda de cap, aveți un electrod deasupra ochiului și plasați un electrod autocolant sub ochi. Așezați clemele crocodil roșii pe electrozii de deasupra și de sub ochi, iar clema neagră de masă pe masa din spatele urechii.
- Acum clipiți vs. mișcarea ochilor în sus și în jos. Ce observați?
- Pentru a înregistra datele, puteți apăsa butonul roșu de înregistrare de pe software-ul Spike Recorder.
- Și ați terminat! Nu ne-a scăpat că poate ați putea construi o interfață cu acest semnal. Încercați!
Discuții / Lucrări ulterioare
- Ați putea folosi această interfață pentru a controla un joc video? Unde ar fi principala problemă cu acest lucru?
- Software-ul nostru SpikeRecorder este conceput pentru a fi ușor de utilizat, dar dacă doriți să hackuiți o interfață, puteți modifica schița noastră de procesare moștenită care, de asemenea, salvează și afișează datele. Descărcați-o de aici. Pentru a face acest lucru, trebuie să folosiți o altă schiță Arduino, pe care o puteți găsi în acest link.
Note
Gracias merge la Italo Ahumada Morasky, un artist chilian care a ilustrat Eroul nostru sârbesc la cererea lui Jose.
Idei de proiecte pentru Târgul de Știință
- Potențialele arată diferit atunci când ochii tăi sunt deschiși sau închiși? De ce sau de ce nu?
- Experimentați cu plasarea electrodului EOG. Cum vă afectează semnalul?
- Amplitudinea potențialului este afectată de cât de mult vă mișcați ochii? Cât de repede? Ce alte variabile credeți că ar putea avea un efect și de ce?
- Cum afectează poziționarea electrozilor potențialul generat? Adică, unde în raport cu mișcarea ochiului și cât de departe de ochi. De ce are aceste efecte? Gândiți-vă la fizica modului în care este generat potențialul și la modul în care se mișcă electricitatea în corp.
- Încercați mișcări care necesită doar pleoapele – închiderea ochilor (încet), strâmbarea ochilor, deschiderea lor larg. De ce sau de ce nu am văzut o EOG pentru acestea și, dacă o facem, cum se compară cu cele văzute anterior?
- Este sau nu are cineva nevoie de ochelari un efect? De ce sau de ce nu? Dacă da, care este acest efect?