Kísérlet:

Háttér

A mexikói Oaxaca elektronikai mérnökhallgatója, José Enrique López Pérez által épített prototípus ihlette.

Míg az elég jól ismert, hogy a szív és az agy elektromos potenciálokat generál, talán nem tudod, hogy az egész szemednek is van potenciálja! Nem változik gyorsan “impulzusok” formájában, mint a szíved és az agyad, de van egy feszültségkülönbség, amit mérni tudunk. Konkrétan a szem elülső része, ahol a szaruhártya található, pozitívabb, mint a szem hátsó része (ahol a retina van).

Ezzel a potenciálkülönbséggel a szem egy elektromos dipólus. És amikor a dipólusok mozognak, elektromos térváltozást okoznak, ami megfigyelhető. A szem balról jobbra vagy fel-le mozgatásával olyan elektromos eltérést hoz létre, amelyet elektrookulográfiai jelnek (EOG) nevezhetünk. Ha a BYB fejpántunk elektródáit úgy helyezzük el, hogy mindegyik elektróda a szem mindkét oldalán legyen, akkor a balról jobbra irányuló mozgást érzékelni tudjuk. Ha az egyik elektródát a szem fölé, a másikat pedig a szem alá helyezzük, akkor a felfelé és lefelé irányuló mozgásokat és a pislogást is érzékelhetjük.Pislogás? Mi ez a pislogás? Igen, a pislogást is érzékelni tudjuk! Úgy gondoljuk azonban, hogy ez a szemhéjpillantó izmok elektromiográfiai jelének köszönhető, és nem a szem mozgásának. De ezzel érdekes interfészeket készíthetünk, például pislogásérzékelőket.

Most figyeljük meg és mérjük meg a jelet!

Letöltések

Mielőtt elkezdenéd, győződj meg róla, hogy a Backyard Brains Spike Recorder telepítve van a számítógépeden vagy mobileszközödön. A Backyard Brains Spike Recorder program lehetővé teszi az adatok megjelenítését és mentését a számítógépen/táblagépen/telefonon, amikor kísérleteket végez.

Procedúra

Ezzel a “szempotenciál” kísérlettel a szemgolyó potenciáljának változását fogjuk mérni, ahogy a szemünket mozgatjuk.

1. A szem bal vs. jobb oldali mozgásával fogunk kezdeni. Vegyük a BYB fejpántot, és helyezzük el úgy, hogy az elektródák mindkét oldalon és a szemen helyezkedjenek el.
2. Adjunk golyócskákat az elektródagélből a fejpántban lévő fémtapaszok alá.
3. Most adjunk egy elektródtapaszt a fül mögötti csontos kiemelkedésre (a masztoid processus).
4. Megjegyzés: Egy alternatív elektróda beállítás az, hogy mindkét elektródafolt elektródákat a halánték mindkét oldalára, a szem külső oldalára helyezi..
5. Most itt az ideje az elektródák csatlakoztatásának! helyezze a piros krokodilcsipeszt a szem körüli elektródákra, a fekete krokodilcsipeszt pedig a fül mögötti földre. Hogy melyik piros melyik helyen van a szem körül, az a bevezető kísérleteknél nem számít.
6. Csatlakoztassa az elektródakábel vezetékeit a SpikerBoxhoz, ez a narancssárga csatlakozó.
7. Állítsa be a SpikerBox és a Spike Recorder programot. Ismétlem, mivel ennek az erősítőnek a szűrőbeállításai pontosan a házi elektromos rendszerek édes pontján vannak, nagyon ébernek kell lennie a zajra ebben a kísérletben. A laptop és a SpikerBox legyen távol az elektromos konnektoroktól, a fénycsövektől, stb. A laptopot is csak akkumulátorról működtesse.
8. Ez a kísérlet könnyebb egy barátoddal, akivel megfigyelheted. Amikor a jel, mozgasd a szemed balra. Látnod kell egy elhajlást az egyik irányba, amit egy gyors elhajlás követ egy másik irányba. Ha jobbra mozgatod a szemed, a jel polaritása megváltozik.
9. Most megpróbáljuk rögzíteni a felfelé és lefelé vs. pislogás mozgásokat. A fejpántoddal az egyik elektródát a szemed fölé, a matrica elektródát pedig a szemed alá helyezd. A piros krokodilcsipeszt helyezzük a szemünk feletti és alatti elektródákra, a fekete földklipszet pedig a fülünk mögötti földre.
10. Most pislogjunk a szemünk felfelé és lefelé mozgatásával szemben. Mit figyel meg?
11. Az adatok rögzítéséhez nyomja meg a piros felvételi gombot a Spike Recorder szoftveren.
12. És kész! Nem kerülte el a figyelmünket, hogy talán egy interfészt lehetne építeni ezzel a jellel. Próbáld ki!”

Diszkusszió / További munka

1. Használhatnád ezt az interfészt egy videojáték vezérlésére? Hol lenne ezzel a fő probléma?
2. A SpikeRecorder szoftverünket úgy terveztük, hogy könnyen használható legyen, de ha meg akarsz hackelni egy interfészt, akkor módosíthatod az örökölt feldolgozó vázlatunkat, amely az adatokat is menti és megjeleníti. Töltsd le innen. Ehhez egy másik Arduino skiccet kell használnod, amit ezen a linken találsz.

Megjegyzések

Gracias goes to Italo Ahumada Morasky, egy chilei művész, aki Jose kérésére illusztrálta a szerb hősünket.

Tudományos vásár projektötletek

• A lehetőségek másképp néznek ki, ha a szemed nyitva vagy csukva van? Miért vagy miért nem?
• Kísérletezz az EOG elektródák elhelyezésével. Hogyan befolyásolja ez a jelet?
• A potenciál amplitúdóját befolyásolja, hogy mennyire mozgatja a szemét? Milyen gyorsan? Mit gondol, milyen egyéb változók lehetnek hatással, és miért?
• Hogyan befolyásolja az elektródák elhelyezése a generált potenciált? Úgymint, hogy a szem mozgásához képest hol, és milyen messze a szemtől. Miért van ilyen hatása? Gondolj bele a fizikába, hogy hogyan keletkezik a potenciál, és hogyan mozog az elektromosság a testben.
• Kipróbálj olyan mozdulatokat, amelyek csak a szemhéjadat igénylik – csukd be a szemed (lassan), hunyoríts, nyisd ki szélesre. Miért vagy miért nem látunk ezeknél EOG-t, és ha látunk, hogyan viszonyul a korábban látottakhoz?
• Azt, hogy valakinek szüksége van-e szemüvegre vagy sem, befolyásolja? Miért vagy miért nem? Ha igen, milyen hatása van?