Contexte
Inspiré par un prototype construit par José Enrique López Pérez, étudiant en génie électronique à Oaxaca, au Mexique.
Si l’on sait assez bien que votre cœur et votre cerveau génèrent des potentiels électriques, vous ne savez peut-être pas que votre œil entier a aussi un potentiel ! Il ne change pas rapidement sous forme d' »impulsions » comme votre cœur et votre cerveau, mais il présente une différence de tension que nous pouvons mesurer. Plus précisément, l’avant de l’œil, où se trouve la cornée, est plus positif que l’arrière de l’œil (où se trouve la rétine).
Avec cette différence de potentiel, l’œil est un dipôle électrique. Et lorsque les dipôles se déplacent, ils provoquent des modifications du champ électrique qui peuvent être observées. En déplaçant les yeux de gauche à droite ou de haut en bas, on crée une déviation électrique que nous pouvons mesurer, appelée signal électrooculographique (EOG). En plaçant les électrodes de notre bandeau BYB de manière à ce que chaque électrode se trouve de part et d’autre de l’œil, nous pouvons détecter les mouvements de gauche à droite. En plaçant une électrode au-dessus de l’œil et une autre sous l’œil, nous pouvons détecter les mouvements vers le haut et vers le bas, ainsi que les clignements d’yeux. Qu’est-ce que c’est que cette histoire de clignements ! Oui, nous pouvons détecter les clignements aussi ! Cependant, nous pensons que cela est dû au signal électromyographique des muscles du clignement des yeux, et non au mouvement de l’œil. Mais, avec cela, vous pouvez faire des interfaces intéressantes comme des détecteurs de clignement.
Maintenant, observons et mesurons le signal !
Téléchargements
Avant de commencer, assurez-vous que vous avez installé le Backyard Brains Spike Recorder sur votre ordinateur ou votre appareil mobile. Le programme Backyard Brains Spike Recorder vous permet de visualiser et d’enregistrer les données sur votre ordinateur/tablette/téléphone lorsque vous faites des expériences.
Procédure
Dans cette expérience de « potentiel oculaire », nous allons mesurer le changement des potentiels du globe oculaire lorsque nous bougeons nos yeux.
- Nous allons commencer par des mouvements de l’œil à gauche vs à droite. Prenez votre bandeau BYB, et placez-le de façon à ce que les électrodes soient positionnées de chaque côté et de l’œil.
- Ajoutez des globs de gel d’électrode sous les patchs métalliques du bandeau.
- Maintenant, ajoutez un patch d’électrode sur la protubérance osseuse derrière votre oreille (le processus mastoïde).
- Note : Une configuration alternative des électrodes est de mettre les deux électrodes patchs de chaque côté des tempes, sur le côté extérieur des yeux..
- Maintenant, il est temps de connecter vos électrodes ! placez les pinces crocodiles rouges sur les électrodes autour de l’œil, et la pince crocodile noire sur le sol derrière votre oreille. Quel rouge est à quel endroit autour de l’œil n’a pas d’importance pour les expériences d’introduction.
- Branchez les fils du câble des électrodes sur la SpikerBox, c’est le connecteur orange.
- Configurez votre SpikerBox et le programme d’enregistrement des pointes. Encore une fois, puisque les paramètres de filtre de cet amplificateur sont juste dans le sweet spot des systèmes électriques de la maison, vous devrez être très vigilant au bruit dans cette expérience. Placez votre ordinateur portable et votre SpikerBox loin de toute prise électrique, loin de toute lumière fluorescente, etc. Faites également fonctionner votre ordinateur portable uniquement sur batterie.
- Cette expérience est plus facile avec un ami pour vous faire observer. Quand le signal, déplacez vos yeux vers la gauche. Vous devriez voir une déviation dans une direction suivie d’une déviation rapide dans une autre direction. Si vous déplacez vos yeux vers la droite, le signal changera de polarité.
- Maintenant, nous allons essayer d’enregistrer les mouvements de haut en bas vs les clignements. Avec votre bandeau, ayez une électrode au-dessus de l’œil, et placez une électrode autocollante sous votre œil. Placez les pinces crocodiles rouges sur les électrodes au-dessus et en dessous de votre œil, et la pince de masse noire sur la masse derrière votre oreille.
- Maintenant, clignez des yeux vs bougez vos yeux vers le haut et vers le bas. Qu’observez-vous ?
- Pour enregistrer les données, vous pouvez appuyer sur le bouton rouge d’enregistrement du logiciel Spike Recorder.
- Et vous avez terminé ! Il ne nous a pas échappé que peut-être vous pourriez construire une interface avec ce signal. Tentez le coup !
Discussion / Travaux ultérieurs
- Pourriez-vous utiliser cette interface pour contrôler un jeu vidéo ? Où serait le principal problème avec cela ?
- Notre logiciel SpikeRecorder est conçu pour être facile à utiliser, mais si vous voulez pirater une interface, vous pouvez modifier notre sketch de traitement hérité qui enregistre et affiche également les données. Téléchargez-le ici. Pour ce faire, vous devez utiliser un Arduino Sketch différent, que vous pouvez trouver dans ce lien.
Notes
Gracias va à Italo Ahumada Morasky, un artiste chilien qui a illustré notre Héros serbe à la demande de Jose.
Idées de projet pour la fête de la science
- Les potentiels ont-ils l’air différents quand on a les yeux ouverts ou fermés ? Pourquoi ou pourquoi pas ?
- Expérimentez le placement de l’électrode EOG. Comment cela affecte-t-il votre signal ?
- L’amplitude du potentiel est-elle affectée par la distance à laquelle vous bougez vos yeux ? A quelle vitesse ? Quelles autres variables pourraient avoir un effet, et pourquoi ?
- Comment le placement des électrodes affecte-t-il le potentiel généré ? Comme dans, où par rapport au mouvement de l’œil, et à quelle distance de l’œil. Pourquoi cela a-t-il ces effets ? Pensez à la physique de la façon dont le potentiel est généré, et à la façon dont l’électricité se déplace dans le corps.
- Tentez des mouvements qui nécessitent juste vos paupières : fermer les yeux (lentement), plisser les yeux, les ouvrir en grand. Pourquoi ou pourquoi n’avons-nous pas vu un EOG pour ceux-ci, et si nous le faisons, comment se compare-t-il à ceux vus précédemment ?
- Est-ce que le fait qu’une personne ait besoin ou non de lunettes a un effet ? Pourquoi ou pourquoi pas ? Si oui, quel est cet effet ?
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