Koe:

Tausta

Inspiroituneena prototyypistä, jonka on rakentanut José Enrique López Pérez, elektroniikan insinööriopiskelija Oaxacassa, Meksikossa.

Vaikka tiedetään melko hyvin, että sydämesi ja aivosi synnyttävät sähköpotentiaalia, et ehkä tiedä, että myös koko silmälläsi on potentiaalia! Se ei muutu nopeasti ”impulssien” muodossa kuten sydämesi ja aivosi, mutta sillä on jännite-ero, jonka voimme mitata. Erityisesti silmän etuosa, jossa sarveiskalvo sijaitsee, on positiivisempi kuin silmän takaosa (jossa verkkokalvo sijaitsee).

Tämän potentiaalieron ansiosta silmä on sähköinen dipoli. Ja kun dipolit liikkuvat, ne aiheuttavat sähkökentän muutoksia, jotka voidaan havaita. Kun silmiä liikutetaan vasemmalta oikealle tai ylös ja alas, syntyy sähköinen poikkeama, jota voimme mitata ja jota kutsutaan elektrookulografiseksi signaaliksi (EOG). Sijoittamalla BYB-päänauhan elektrodit siten, että kumpikin elektrodi on silmän kummallakin puolella, voimme havaita vasemman ja oikean liikkeen. Kun yksi elektrodi on silmän yläpuolella ja toinen elektrodi silmän alapuolella, voimme havaita ylös- ja alaspäin suuntautuvat liikkeet sekä silmänräpäykset. silmänräpäykset? Mitä tämä räpyttely tarkoittaa? Kyllä, voimme havaita myös räpäytykset! Uskomme kuitenkin, että tämä johtuu silmänvilkkulihasten elektromyografisesta signaalista eikä silmän liikkeestä. Mutta tämän avulla voidaan tehdä mielenkiintoisia käyttöliittymiä, kuten räpäytysilmaisimia.

Nyt havainnoidaan ja mitataan signaalia!

Lataukset

Ennen kuin aloitat, varmista, että Backyard Brains Spike Recorder on asennettu tietokoneeseen tai mobiililaitteeseen. Backyard Brains Spike Recorder -ohjelman avulla voit visualisoida ja tallentaa tiedot tietokoneelle/pöydälle/puhelimelle, kun teet kokeita.

Menetelmä

Tässä ”Silmäpotentiaali”-kokeessa mittaamme silmäpotentiaalien muutosta, kun liikutamme silmiämme.

1. Aloitamme vasemman vs. oikean silmän liikkeillä. Ota BYB-päänauhasi ja aseta se niin, että elektrodit ovat kummallakin puolella ja silmän kohdalla.
2. Lisää elektrodigeelipallot päänauhassa olevien metallilaastareiden alle.
3. Lisää nyt elektrodilaastari korvan takana olevaan luiseen ulokkeeseen (mastoid process).
4. Huomautus: Vaihtoehtoinen elektrodiasetelma on laittaa molemmat elektrodilaastarielektrodit molemmin puolin ohimoita, silmien ulkopuolelle..
5. Nyt on aika liittää elektrodit! aseta punaiset alligaattoriliittimet silmän ympärillä oleviin elektrodeihin ja musta alligaattoriliitin korvan takana olevaan maahan. Sillä, mikä punainen on missäkin paikassa silmän ympärillä, ei ole merkitystä johdantokokeissa.
6. Kytke elektrodikaapelin johdot SpikerBoxiin, se on oranssi liitin.
7. Määritä SpikerBox ja Spike Recorder -ohjelma. Jälleen kerran, koska tämän vahvistimen suodatinasetukset ovat aivan talon sähköjärjestelmien makeassa pisteessä, sinun on oltava erittäin valppaana kohinan suhteen tässä kokeessa. Pidä kannettava tietokone ja SpikerBox kaukana pistorasioista, loisteputkivaloista jne. Kannettavan tietokoneen on myös toimittava pelkällä akkuvirralla.
8. Tämä koe on helpompi, jos sinulla on ystävä, jonka kanssa voit tarkkailla. Kun signaali, siirrä katseesi vasemmalle. Sinun pitäisi nähdä poikkeama yhteen suuntaan, jota seuraa nopea poikkeama toiseen suuntaan. Jos siirrät silmiäsi oikealle, signaali vaihtaa napaisuutta.
9. Nyt yritetään tallentaa ylös- ja alaspäin vs. räpäytysliikkeet. Päänauhalla yksi elektrodi on silmän yläpuolella, ja aseta tarraelektrodi silmän alle. Aseta punaiset alligaattoriliittimet silmän ylä- ja alapuolella oleviin elektrodeihin ja musta maaliitin korvan takana olevaan maahan.
10. Nyt räpäytä silmiäsi vs. silmien liikuttaminen ylös ja alas. Mitä havaitset?
11. Tallentaaksesi tiedot voit painaa Spike Recorder -ohjelmiston punaista tallennuspainiketta.
12. Ja olet valmis! Meiltä ei ole jäänyt huomaamatta, että ehkä voisit rakentaa rajapinnan tälle signaalille. Kokeile sitä!

Keskustelu / jatkotyö

1. Voisitko käyttää tätä käyttöliittymää videopelin ohjaamiseen? Missä tässä olisi suurin ongelma?
2. SpikeRecorder-ohjelmistomme on suunniteltu helppokäyttöiseksi, mutta jos haluat hakkeroida käyttöliittymän, voit muokata legacy-prosessointi-sketsiämme, joka myös tallentaa ja näyttää tiedot. Lataa se täältä. Tätä varten sinun on käytettävä erilaista Arduino-sketsiä, jonka löydät tästä linkistä.

Huomautuksia

Gracias menee Italo Ahumada Moraskylle, chileläiselle taiteilijalle, joka kuvitti serbisankarimme Josen pyynnöstä.

Tiedemessuprojekti-ideoita

• Näyttävätkö potentiaalit erilaisilta, kun silmät ovat auki tai kiinni? Miksi vai miksi ei?
• Kokeile EOG-elektrodien sijoittelua. Miten se vaikuttaa signaaliin?
• Vaikuttaako potentiaalin amplitudiin se, kuinka pitkälle liikutat silmiäsi? Kuinka nopeasti? Minkä muiden muuttujien luulet voivan vaikuttaa ja miksi?
• Miten elektrodien sijoittelu vaikuttaa syntyvään potentiaaliin? Siis missä suhteessa silmän liikkeeseen ja kuinka kaukana silmästä. Miksi sillä on näitä vaikutuksia? Mieti fysiikkaa, miten potentiaali syntyy, ja miten sähkö liikkuu kehossa.
• Kokeile liikkeitä, jotka vaativat vain silmäluomia – silmien sulkeminen (hitaasti), siristäminen, silmien avaaminen auki. Miksi vai miksi näistä ei nähdä EOG:tä, ja jos nähdään, niin miten se vertautuu aiemmin nähtyihin?
• Onko sillä, tarvitseeko joku silmälaseja vai ei, vaikutusta? Miksi vai miksi ei? Jos on, niin mikä on vaikutus?