Pracownia Sygnałów Biologicznych/Zajecia 7: Różnice pomiędzy wersjami

Z Brain-wiki
m
 
(Nie pokazano 14 wersji utworzonych przez 2 użytkowników)
Linia 1: Linia 1:
 +
[[Pracownia Sygnałów Bioelektrycznych]]/EOG
 +
 
<b>Pomiar Elektrookulogramu</b>
 
<b>Pomiar Elektrookulogramu</b>
 
==Wstęp==
 
==Wstęp==
  
Prezentacja:  
+
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 &mu;V 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 &mu;V 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 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).
Sygnał EOG można też wykorzystać do konstrukcji interfejsów [[http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1740647]].
+
 
 
# 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 13: Linia 15:
 
<!--* Umieść jedną z elektrod nieco przyśrodkowo i nieznacznie powyżej szpary powiekowej, drugą zaś a po przeciwległej stronie, tj. nieco poniżej szpary powiekowej. --><br>
 
<!--* 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 odpowiadajće im sygnały aby dało się je przedstawić w prezentacji.
+
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.
Linia 19: Linia 21:
 
* 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 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?
 +
  
Wyświetl te sygnały w programie napisanym samodzielnie, rozważ efekty stosowania filtra grórnoprzepustowego.
 
  
 
<!--
 
<!--
Linia 28: Linia 38:
 
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 II: dekoder sakad ===
Linia 37: Linia 48:
 
Zapisuj do pliku tekstowego czasy i kody poszczególnych sekwencji. Powtórz po kilkanaście sekwencji całości.
 
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]].
  
Zaprojektuj detektor, wykrywający, która sekwencja została wykonana. Przetestuj go na zebrnym sygnale off-line.
+
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.
  
===Ćwiczenie III: interfejs 'sakadowy' ===
+
Wykorzystamy kod pokazany w ćwiczeniu:  
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.
+
https://brain.fuw.edu.pl/edu/index.php/Laboratorium_EEG/Wprowadzenie_do_syg_online#.C4.86wiczenie:_Wykorzystanie_pomiaru_EMG_do_sterowania_on-line
(http://laboratorium-eeg.braintech.pl/rozdz11.html)
+
-->
  
 
<!--
 
<!--
Linia 183: Linia 203:
  
 
OpenBCI działa tak, że jeśli w jednym module pojawi się błąd, to wszystkie inne moduły są zamykane, stąd komunikat podobny do poniższego sugeruje, że w którymś module wystąpił błąd. W takim wypadku należy przejrzeć konsolę i wyszukać komunikat błędu. Niezbędne jest ustawienie bufora konsoli na 'nieograniczony' wykonując: Edycja->Preferencje profilu->Przewijanie->Nieograniczone .
 
OpenBCI działa tak, że jeśli w jednym module pojawi się błąd, to wszystkie inne moduły są zamykane, stąd komunikat podobny do poniższego sugeruje, że w którymś module wystąpił błąd. W takim wypadku należy przejrzeć konsolę i wyszukać komunikat błędu. Niezbędne jest ustawienie bufora konsoli na 'nieograniczony' wykonując: Edycja->Preferencje profilu->Przewijanie->Nieograniczone .
-->
+
 
 
====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.

  1. 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.
  2. 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).
  1. 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?