Pracownia Sygnałów Biologicznych/Zajecia 7: Różnice pomiędzy wersjami
Z Brain-wiki
m (→Wstęp) |
|||
| Linia 7: | Linia 7: | ||
# 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 pomiary 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). | # 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 pomiary 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: Podstawowe własności sygnału EOG === | ===Ćwiczenie I: Podstawowe własności sygnału EOG === | ||
| Linia 52: | Linia 52: | ||
===Ćwiczenie III: interfejs 'sakadowy' === | ===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. | 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. | ||
Wersja z 06:51, 27 maj 2022
Pomiar Elektrookulogramu
Spis treści
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 pomiary 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.
- 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 mrugnięcie i opisz zarejestrowany sygnał.
- Przeczytaj fragment tekstu, zaobserwuj efekty związane z ruchem sakadowym oka.
Wyświetl te sygnały w programie napisanym samodzielnie, rozważ efekty stosowania filtra grórnoprzepustowego.
- Przetestuj co dzieje się z sygnałami dla filtrów górnaoprzepustowych 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
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.
Ćwiczenie III: interfejs 'sakadowy'
Sygnał EOG można też wykorzystać do konstrukcji interfejsów [[1]].
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
Przetestuj moduł
- Umieść elektrody do rejestracji ruchu gałki ocznej jak w ćwiczeniu I i przetestuj działanie modułu. Miłej zabawy :-)
