Pracownia Sygnałów Biologicznych/Zajecia 7: Różnice pomiędzy wersjami
Z Brain-wiki
m |
|||
| (Nie pokazano 27 wersji utworzonych przez 4 użytkowników) | |||
| Linia 1: | Linia 1: | ||
| + | [[Pracownia Sygnałów Bioelektrycznych]]/EOG | ||
| + | |||
<b>Pomiar Elektrookulogramu</b> | <b>Pomiar Elektrookulogramu</b> | ||
==Wstęp== | ==Wstęp== | ||
| + | |||
| + | Prezentacja: [[Media:EOG.pdf]] | ||
| + | |||
Kolejnym narządem, w którym znajdują się generatory czynności bioelektrycznej jest oko. W narządzie tym zachodzą skomplikowane procesy biochemiczne i elektryczne, umożliwiające widzenie. Procesy te zostaną omówione na oddzielnym wykładzie, w tym miejscu zaś wymienimy tylko te zjawiska, które mają wpływ na powstawanie w oku czynności elektrycznej. | Kolejnym narządem, w którym znajdują się generatory czynności bioelektrycznej jest oko. W narządzie tym zachodzą skomplikowane procesy biochemiczne i elektryczne, umożliwiające widzenie. Procesy te zostaną omówione na oddzielnym wykładzie, w tym miejscu zaś wymienimy tylko te zjawiska, które mają wpływ na powstawanie w oku czynności elektrycznej. | ||
# Jednym z najważniejszych części oka jest ''siatkówka'', której zadaniem jest odbieranie bodźców świetlnych oraz zamiana ich na sygnały elektryczne, przekazywane dalej do kory wzrokowej. W siatkówce płynie nieustannie prąd, którego natężenie zmienia się wraz z intensywnością padającego na nią światła. Związane z tym sygnały bioelektryczne można rejestrować za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni oka lub nawet za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni skóry wokół oka. Tak zarejestrowany sygnał elektryczny, powstały w oku w trakcie widzenia, nazywamy ''Elektroretinogramem'' (ERG). Sygnał ten ma amplitudę od kilku nanowoltów do kilku μV i jest wykorzystywany w diagnostyce wielu chorób siatkówki. | # Jednym z najważniejszych części oka jest ''siatkówka'', której zadaniem jest odbieranie bodźców świetlnych oraz zamiana ich na sygnały elektryczne, przekazywane dalej do kory wzrokowej. W siatkówce płynie nieustannie prąd, którego natężenie zmienia się wraz z intensywnością padającego na nią światła. Związane z tym sygnały bioelektryczne można rejestrować za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni oka lub nawet za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni skóry wokół oka. Tak zarejestrowany sygnał elektryczny, powstały w oku w trakcie widzenia, nazywamy ''Elektroretinogramem'' (ERG). Sygnał ten ma amplitudę od kilku nanowoltów do kilku μV i jest wykorzystywany w diagnostyce wielu chorób siatkówki. | ||
| − | # Rogówka (zewnętrzna warstwa oka znajdująca się w jego przedniej części) jest naładowana dodatnio względem siatkówki umiejscowionej po przeciwnej stronie oka. Rogówka wraz z siatkówką tworzą zatem w przybliżeniu układ dipola elektrycznego. W momencie ruchu okiem, dipol ten zmienia orientację w przestrzeni, zaburzając rozkład natężenia pola elektrycznego. Związany z tym sygnał o amplitudzie kilku miliwoltów można zmierzyć za pomocą elektrod umieszczonych na skórze wokół oka. Widoczny jest ona także na elektrodach umieszczonych na powierzchni głowy w trakcie | + | # Rogówka (zewnętrzna warstwa oka znajdująca się w jego przedniej części) jest naładowana dodatnio względem siatkówki umiejscowionej po przeciwnej stronie oka. Rogówka wraz z siatkówką tworzą zatem w przybliżeniu układ dipola elektrycznego. W momencie ruchu okiem, dipol ten zmienia orientację w przestrzeni, zaburzając rozkład natężenia pola elektrycznego. Związany z tym sygnał o amplitudzie kilku miliwoltów można zmierzyć za pomocą elektrod umieszczonych na skórze wokół oka. Widoczny jest ona także na elektrodach umieszczonych na powierzchni głowy w trakcie pomiaru czynności elektrycznej mózgu. Sygnał ten, czyli elektryczny zapis ruchu gałek ocznych, nazywamy Elektrookulogramem (EOG). Czynność elektryczną związaną z ruchem gałek ocznych obserwuje się również w trakcie mrugania, kiedy to gałki oczne skręcają nieco ku górze (tzw. zjawiska Bella), a także w trakcie badań diagnostycznych zaburzeń snu (w różnych etapach snu występują wolne lub szybkie ruchy gałek ocznych). |
| − | + | ||
# Ruch oka sterowany jest za pomocą mięśni. W trakcie rejestracji Elektrookulogramu widoczne będą również wyładowania elektryczne związane z działaniem mięśni. | # Ruch oka sterowany jest za pomocą mięśni. W trakcie rejestracji Elektrookulogramu widoczne będą również wyładowania elektryczne związane z działaniem mięśni. | ||
| − | ===Ćwiczenie I === | + | ===Ćwiczenie I: Podstawowe własności sygnału EOG === |
Wykonaj pomiar Elektrokulogramu za pomocą dwóch par elektrod połączonych w montażu dwubiegunowym. | Wykonaj pomiar Elektrokulogramu za pomocą dwóch par elektrod połączonych w montażu dwubiegunowym. | ||
| − | <!--* Umieść jedną z elektrod nieco przyśrodkowo i nieznacznie powyżej szpary powiekowej, drugą zaś a po przeciwległej stronie, tj. nieco poniżej szpary powiekowej. --> | + | <!--* Umieść jedną z elektrod nieco przyśrodkowo i nieznacznie powyżej szpary powiekowej, drugą zaś a po przeciwległej stronie, tj. nieco poniżej szpary powiekowej. --><br> |
| + | |||
| + | Przyjrzyj się na bieżąco w SVAROGu sygnałom w poniższych sytuacjach, a następnie zarejestruj odpowiadające im sygnały aby dało się je przedstawić w prezentacji. Na potrzeby rejestracji sygnałów sytuacje poniżej opisane powtórz po 10 razy. | ||
| + | |||
* Jedną parę elektrod umieść poniżej i powyżej oka, drugą w pobliżu lewej i prawej skroni. | * Jedną parę elektrod umieść poniżej i powyżej oka, drugą w pobliżu lewej i prawej skroni. | ||
* Skonfiguruj program do rejestracji i przeglądania mierzonego sygnału w czasie rzeczywistym. | * Skonfiguruj program do rejestracji i przeglądania mierzonego sygnału w czasie rzeczywistym. | ||
* Wykonaj ruch oczami w górę i opisz zarejestrowany sygnał. | * Wykonaj ruch oczami w górę i opisz zarejestrowany sygnał. | ||
* Wykonaj ruch oczami w dół i opisz zarejestrowany sygnał. | * Wykonaj ruch oczami w dół i opisz zarejestrowany sygnał. | ||
| − | * Wykonaj mrugnięcie i opisz zarejestrowany sygnał. | + | * Wykonaj wolicjonalne mrugnięcie i opisz zarejestrowany sygnał. |
* Przeczytaj fragment tekstu, zaobserwuj efekty związane z ruchem sakadowym oka. | * Przeczytaj fragment tekstu, zaobserwuj efekty związane z ruchem sakadowym oka. | ||
| − | Zarejestruj | + | * Zarejestruj też fragment sygnału "spoczynkowego" w trakcie którego mrugnięcia będą mimowolne/automatyczne. |
| + | Wyświetl te sygnały w programie napisanym samodzielnie, rozważ efekty stosowania filtra grórnoprzepustowego. | ||
| + | * Przetestuj co dzieje się z sygnałami dla filtrów górnoprzepustowych o częstościach odcięcia 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4 Hz. | ||
| + | * Dla wybranego filtru górnoprzepustowego zbadaj wpływ filtrowania dolnoprzepustowego dla częstości odcięcia 15 i 30 Hz. | ||
| + | * Swoje badania zilustruj przedstawiając wybrane fragmenty przefiltrowanych sygnałów | ||
| + | * Wytnij fragmenty sygnałów wokół mrugnięć mimowolnych i wolicjonalnych i na wykresie nałóż na siebie (każdy typ osobno) wycentrowane wokół maksimum amplitudy. Celem tego rysunku jest pokazanie na ile powtarzalne są przebiegi mrugnięć. | ||
| + | * Czy możesz rozróżnić mrugnięcia mimowolne od wolicjonalnych? | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
| + | <!-- | ||
===Ćwiczenie II === | ===Ćwiczenie II === | ||
Powtórz ćwiczenie I, łącząc elektrody z monopolarnymi wejściami wzmacniacza, elektrodę odniesienia umieść na lewym płatku uszu lub wyrostku sutkowatym. | Powtórz ćwiczenie I, łącząc elektrody z monopolarnymi wejściami wzmacniacza, elektrodę odniesienia umieść na lewym płatku uszu lub wyrostku sutkowatym. | ||
| + | --> | ||
| + | {{hidden begin|title=dekoder sakad}} | ||
| − | + | ===Ćwiczenie II: dekoder sakad === | |
| − | ===Ćwiczenie | ||
Napisz program wyświetlający na macierzy 5x5 następujące sekwencje: | Napisz program wyświetlający na macierzy 5x5 następujące sekwencje: | ||
* kwadrat środkowy - kwadrat górny - kwadrat środkowy | * kwadrat środkowy - kwadrat górny - kwadrat środkowy | ||
| Linia 27: | Linia 46: | ||
* kwadrat środkowy - kwadrat dolny - kwadrat środkowy | * kwadrat środkowy - kwadrat dolny - kwadrat środkowy | ||
* kwadrat środkowy - kwadrat lewy - kwadrat środkowy | * kwadrat środkowy - kwadrat lewy - kwadrat środkowy | ||
| − | Zapisuj do pliku tekstowego czasy i kody poszczególnych sekwencji. | + | Zapisuj do pliku tekstowego czasy i kody poszczególnych sekwencji. Powtórz po kilkanaście sekwencji całości. |
| − | Wyświetl te sygnały w programie napisanym samodzielnie, bez stosowania filtra grórnoprzepustowego. | + | * Wyświetl te sygnały w programie napisanym samodzielnie, bez stosowania filtra grórnoprzepustowego i z użyciem wybranego w ćwiczeniu I filtra. |
| + | * Potnij sygnały wg. tagów, tak że początek fragmentu jest początkiem taga "kwadrat środkowy" rozpoczynającego sekwencję, a koniec końcem taga "kwadrat środkowy kończącego sekwencję". | ||
| + | * Nałóż uzyskane fragmenty danego typu sekwencji na siebie. | ||
| + | * Zaobserwuj prawidłowości (wzorce) występujące dla poszczególnych sekwencji. | ||
| + | * Zaprojektuj detektor, wykrywający, która sekwencja została wykonana. | ||
| + | * Przetestuj go na zebranym sygnale. | ||
| + | {{hidden end}} | ||
| + | <!-- | ||
| + | ===Ćwiczenie III: interfejs 'sakadowy' === | ||
| + | Sygnał EOG można też wykorzystać do konstrukcji interfejsów [[http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1740647]]. | ||
| − | + | Zrealizuj prosty system do analizy on-line ruchu gałki ocznej, modyfikując detektor z poprzedniego ćwiczenia. W najprostszej wersji system ma wypisywać w terminalu wykryty kierunek sakady. | |
| + | Wykorzystamy kod pokazany w ćwiczeniu: | ||
| + | https://brain.fuw.edu.pl/edu/index.php/Laboratorium_EEG/Wprowadzenie_do_syg_online#.C4.86wiczenie:_Wykorzystanie_pomiaru_EMG_do_sterowania_on-line | ||
| + | --> | ||
| − | + | <!-- | |
| − | + | w tym celu: | |
==== Napisz moduł:==== | ==== Napisz moduł:==== | ||
* Korzystając detektora sekwencji napisanego w ramach ćwiczenia III napisz moduł wykrywający sekwencje w czasie rzeczywistym. Niech Twój moduł wypisuje wynik detekcji na konsolę. '''Opis korzystania i pisania modułów do systemu OBCI znajduje się''' [[http://bci.fuw.edu.pl/wiki/Tutorials tutaj]]. W dużym skrócie to co należy zrobić to: | * Korzystając detektora sekwencji napisanego w ramach ćwiczenia III napisz moduł wykrywający sekwencje w czasie rzeczywistym. Niech Twój moduł wypisuje wynik detekcji na konsolę. '''Opis korzystania i pisania modułów do systemu OBCI znajduje się''' [[http://bci.fuw.edu.pl/wiki/Tutorials tutaj]]. W dużym skrócie to co należy zrobić to: | ||
| Linia 53: | Linia 84: | ||
;*********************************************** | ;*********************************************** | ||
[peers.config_server] | [peers.config_server] | ||
| − | path= | + | path=control/peer/config_server.py |
;*********************************************** | ;*********************************************** | ||
;*********************************************** | ;*********************************************** | ||
[peers.amplifier] | [peers.amplifier] | ||
| − | path=drivers/eeg/ | + | path = drivers/eeg/cpp_amplifiers/amplifier_tmsi.py |
;ponizsza sciezka pokazuje na plik zaierajacy nasze ustawienia parametrow wzmacniacza | ;ponizsza sciezka pokazuje na plik zaierajacy nasze ustawienia parametrow wzmacniacza | ||
| − | config= ~/obci/scenarios/eog_local_params.ini | + | config=~/obci/scenarios/eog_local_params.ini |
| + | |||
[peers.analysis] | [peers.analysis] | ||
path=~/obci/analysis/eog_realtime.py | path=~/obci/analysis/eog_realtime.py | ||
| + | config=~/obci/analysis/eog_realtime.ini | ||
</source> | </source> | ||
* W powyższym pliku zadeklarowaliśmy, że lokalne parametry dla wzmacniacza znajduję się w pliku: | * W powyższym pliku zadeklarowaliśmy, że lokalne parametry dla wzmacniacza znajduję się w pliku: | ||
| Linia 173: | Linia 206: | ||
====Przetestuj moduł ==== | ====Przetestuj moduł ==== | ||
* Umieść elektrody do rejestracji ruchu gałki ocznej jak w ćwiczeniu I i przetestuj działanie modułu. Miłej zabawy :-) | * Umieść elektrody do rejestracji ruchu gałki ocznej jak w ćwiczeniu I i przetestuj działanie modułu. Miłej zabawy :-) | ||
| + | --> | ||
Aktualna wersja na dzień 19:09, 5 maj 2024
Pracownia Sygnałów Bioelektrycznych/EOG
Pomiar Elektrookulogramu
Wstęp
Prezentacja: Media:EOG.pdf
Kolejnym narządem, w którym znajdują się generatory czynności bioelektrycznej jest oko. W narządzie tym zachodzą skomplikowane procesy biochemiczne i elektryczne, umożliwiające widzenie. Procesy te zostaną omówione na oddzielnym wykładzie, w tym miejscu zaś wymienimy tylko te zjawiska, które mają wpływ na powstawanie w oku czynności elektrycznej.
- Jednym z najważniejszych części oka jest siatkówka, której zadaniem jest odbieranie bodźców świetlnych oraz zamiana ich na sygnały elektryczne, przekazywane dalej do kory wzrokowej. W siatkówce płynie nieustannie prąd, którego natężenie zmienia się wraz z intensywnością padającego na nią światła. Związane z tym sygnały bioelektryczne można rejestrować za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni oka lub nawet za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni skóry wokół oka. Tak zarejestrowany sygnał elektryczny, powstały w oku w trakcie widzenia, nazywamy Elektroretinogramem (ERG). Sygnał ten ma amplitudę od kilku nanowoltów do kilku μV i jest wykorzystywany w diagnostyce wielu chorób siatkówki.
- Rogówka (zewnętrzna warstwa oka znajdująca się w jego przedniej części) jest naładowana dodatnio względem siatkówki umiejscowionej po przeciwnej stronie oka. Rogówka wraz z siatkówką tworzą zatem w przybliżeniu układ dipola elektrycznego. W momencie ruchu okiem, dipol ten zmienia orientację w przestrzeni, zaburzając rozkład natężenia pola elektrycznego. Związany z tym sygnał o amplitudzie kilku miliwoltów można zmierzyć za pomocą elektrod umieszczonych na skórze wokół oka. Widoczny jest ona także na elektrodach umieszczonych na powierzchni głowy w trakcie pomiaru czynności elektrycznej mózgu. Sygnał ten, czyli elektryczny zapis ruchu gałek ocznych, nazywamy Elektrookulogramem (EOG). Czynność elektryczną związaną z ruchem gałek ocznych obserwuje się również w trakcie mrugania, kiedy to gałki oczne skręcają nieco ku górze (tzw. zjawiska Bella), a także w trakcie badań diagnostycznych zaburzeń snu (w różnych etapach snu występują wolne lub szybkie ruchy gałek ocznych).
- Ruch oka sterowany jest za pomocą mięśni. W trakcie rejestracji Elektrookulogramu widoczne będą również wyładowania elektryczne związane z działaniem mięśni.
Ćwiczenie I: Podstawowe własności sygnału EOG
Wykonaj pomiar Elektrokulogramu za pomocą dwóch par elektrod połączonych w montażu dwubiegunowym.
Przyjrzyj się na bieżąco w SVAROGu sygnałom w poniższych sytuacjach, a następnie zarejestruj odpowiadające im sygnały aby dało się je przedstawić w prezentacji. Na potrzeby rejestracji sygnałów sytuacje poniżej opisane powtórz po 10 razy.
- Jedną parę elektrod umieść poniżej i powyżej oka, drugą w pobliżu lewej i prawej skroni.
- Skonfiguruj program do rejestracji i przeglądania mierzonego sygnału w czasie rzeczywistym.
- Wykonaj ruch oczami w górę i opisz zarejestrowany sygnał.
- Wykonaj ruch oczami w dół i opisz zarejestrowany sygnał.
- Wykonaj wolicjonalne mrugnięcie i opisz zarejestrowany sygnał.
- Przeczytaj fragment tekstu, zaobserwuj efekty związane z ruchem sakadowym oka.
- Zarejestruj też fragment sygnału "spoczynkowego" w trakcie którego mrugnięcia będą mimowolne/automatyczne.
Wyświetl te sygnały w programie napisanym samodzielnie, rozważ efekty stosowania filtra grórnoprzepustowego.
- Przetestuj co dzieje się z sygnałami dla filtrów górnoprzepustowych o częstościach odcięcia 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4 Hz.
- Dla wybranego filtru górnoprzepustowego zbadaj wpływ filtrowania dolnoprzepustowego dla częstości odcięcia 15 i 30 Hz.
- Swoje badania zilustruj przedstawiając wybrane fragmenty przefiltrowanych sygnałów
- Wytnij fragmenty sygnałów wokół mrugnięć mimowolnych i wolicjonalnych i na wykresie nałóż na siebie (każdy typ osobno) wycentrowane wokół maksimum amplitudy. Celem tego rysunku jest pokazanie na ile powtarzalne są przebiegi mrugnięć.
- Czy możesz rozróżnić mrugnięcia mimowolne od wolicjonalnych?
dekoder sakad
Ćwiczenie II: dekoder sakad
Napisz program wyświetlający na macierzy 5x5 następujące sekwencje:
- kwadrat środkowy - kwadrat górny - kwadrat środkowy
- kwadrat środkowy - kwadrat prawy - kwadrat środkowy
- kwadrat środkowy - kwadrat dolny - kwadrat środkowy
- kwadrat środkowy - kwadrat lewy - kwadrat środkowy
Zapisuj do pliku tekstowego czasy i kody poszczególnych sekwencji. Powtórz po kilkanaście sekwencji całości.
- Wyświetl te sygnały w programie napisanym samodzielnie, bez stosowania filtra grórnoprzepustowego i z użyciem wybranego w ćwiczeniu I filtra.
- Potnij sygnały wg. tagów, tak że początek fragmentu jest początkiem taga "kwadrat środkowy" rozpoczynającego sekwencję, a koniec końcem taga "kwadrat środkowy kończącego sekwencję".
- Nałóż uzyskane fragmenty danego typu sekwencji na siebie.
- Zaobserwuj prawidłowości (wzorce) występujące dla poszczególnych sekwencji.
- Zaprojektuj detektor, wykrywający, która sekwencja została wykonana.
- Przetestuj go na zebranym sygnale.
