Experiência: Eye Potentials (O EOG)

Background

Inspirado por um protótipo construído por José Enrique López Pérez, estudante de Engenharia Eletrônica em Oaxaca, México.

Embora seja bem conhecido que seu coração e cérebro geram potenciais elétricos, você pode não saber que todo o seu olho também tem potencial! Ele não muda rapidamente na forma de “impulsos” como o seu coração e cérebro, mas tem uma diferença de voltagem que podemos medir. Especificamente, a frente do olho, onde a córnea está localizada, é mais positiva que a parte de trás do olho (onde está a retina).

Com esta diferença de potencial, o olho é um dipolo elétrico. E quando os dipolos se movem, causam mudanças no campo elétrico que podem ser observadas. Ao mover os olhos da esquerda para a direita ou para cima e para baixo cria uma deflexão elétrica que podemos medir chamada de sinal eletrooculográfico (EOG). Ao colocar os eléctrodos da nossa fita de cabeça BYB para que cada eléctrodo fique de cada lado do olho, podemos detectar o movimento da esquerda para a direita. Com um eletrodo acima do olho e outro abaixo do olho, podemos detectar movimentos para cima e para baixo juntamente com piscadelas. O que é isso de pestanejar! Sim, também podemos detectar pestanejos! No entanto, acreditamos que isto se deve ao sinal eletromiográfico dos músculos do pestanejar dos olhos, e não ao movimento do olho. Mas, com isto você pode fazer interfaces interessantes como os detectores de piscadas.

Agora vamos observar e medir o sinal!

Downloads

Antes de começar, certifique-se de ter o Gravador de Espigões do Quintal do Cérebro instalado no seu computador ou dispositivo móvel. O programa Spike Recorder do Backyard Brains permite que você visualize e salve os dados no seu computador/tabela/telefone ao fazer experiências.

Procedimento

Nesta experiência “Potencial dos Olhos”, vamos medir a mudança no potencial do globo ocular à medida que movemos os nossos olhos.

  1. Vamos começar com movimentos do olho para a esquerda vs. direita. Pegue sua faixa de cabeça BYB, e coloque-a de forma que os eletrodos sejam posicionados em cada lado e olho.
  2. Adicione globos de gel de eletrodo sob os remendos metálicos na faixa de cabeça.
  3. Agora, adicione um remendo de eletrodo na protrusão óssea atrás da orelha (o processo mastóide).
  4. Nota: Uma configuração alternativa de eléctrodo é colocar ambos os eléctrodos em ambos os lados das têmporas, no lado exterior dos olhos..
  5. Agora é altura de ligar os seus eléctrodos! coloque os clips de crocodilo vermelho nos eléctrodos à volta do olho, e o clip de crocodilo preto no chão atrás da orelha. Que vermelho é em que localização ao redor do olho não importa para experiências introdutórias.
  6. Conecte os fios do cabo do eletrodo na SpikerBox, é o conector laranja.
  7. Configure a sua SpikerBox e o programa Spike Recorder. Novamente, como as configurações do filtro deste amplificador estão bem no ponto ideal dos sistemas elétricos da casa, você terá que estar muito atento ao ruído nesta experiência. Tenha o seu portátil e SpikerBox longe de qualquer tomada eléctrica, longe de qualquer luz fluorescente, etc. Tenha também o seu computador portátil a funcionar apenas com bateria.
  8. Este experimento é mais fácil com um amigo para que você observe. Quando o sinal, mova os seus olhos para a esquerda. Você deve ver uma deflexão em uma direção seguida por uma deflexão rápida em outra direção. Se você mover seus olhos para a direita, o sinal mudará a polaridade.
  9. Agora, vamos tentar gravar movimentos para cima e para baixo em vez de piscar. Com sua faixa de cabeça, tenha um eletrodo acima do olho, e coloque um eletrodo adesivo embaixo do olho. Coloque os clipes vermelhos de crocodilo nos eletrodos acima e abaixo do olho, e o clip preto no chão atrás da orelha.
  10. Agora pestaneje vs. movimento dos seus olhos para cima e para baixo. O que você observa?
  11. Para gravar os dados, você pode pressionar o botão vermelho de gravação no software Spike Recorder.
  12. E você está pronto! Não escapou ao nosso aviso que talvez você possa construir uma interface com este sinal. Experimente!

Discussão / Trabalho adicional

  1. Poderia usar esta interface para controlar um videojogo? Onde seria o principal problema com isto?
  2. Nosso software SpikeRecorder foi projetado para ser fácil de usar, mas se você quiser hackear uma interface, você pode modificar nosso sketch de processamento legado que também salva e exibe os dados. Faça o download aqui. Para fazer isso, você precisa usar um Arduino Sketch diferente, que você pode encontrar neste link.

Notas

Gracias vai para Italo Ahumada Morasky, um artista chileno que ilustrou o nosso Herói Sérvio a pedido de José.

Science Fair Project Ideas

  • Os potenciais parecem diferentes quando os seus olhos estão abertos ou fechados? Porque ou porque não?
  • Experimento com a colocação do eléctrodo EOG. Como é que isso afecta o seu sinal?
  • A amplitude do potencial é afectada pela amplitude do movimento dos seus olhos? A que velocidade? Que outras variáveis você acha que podem ter um efeito, e por quê?
  • Como a colocação dos eletrodos afeta o potencial gerado? Como em, onde em relação ao movimento do olho, e a que distância do olho. Por que ele tem esses efeitos? Pense sobre a física de como o potencial é gerado, e sobre como a eletricidade se move no corpo.
  • Movimentos que apenas requerem as pálpebras – fechando os olhos (lentamente), apertando-os, abrindo-os bem. Por que ou por que não vemos um EOG para estes, e se vemos, como se compara com os anteriores?
  • Faz se alguém precisa ou não de óculos ter um efeito? Porquê ou porque não? Se sim, qual é o efeito?

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