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• Isabella Gutierrez

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Laboratorio 1 - Electroencefalografía I. Gutiérrez Burgos1, N. López Riascos1, R. Hernán Vallejo1 Departamento de Automática y Electrónica, Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia

Ingeniería Biomédica1, Universidad Autónoma de Occidente, Cali - Colombia [email protected] [email protected] [email protected]

Resumen —Esta práctica se desarrolló con el fin de experimentar el proceso de obtención de una encefalografía, un estudiante sirvió como voluntario para obtener las señales, a este se le conecto el dispositivo llamado PowerLab y se le pidió realizar diferentes movimientos después de acostarse y relajarse como por ejemplo mover los ojos, parpadear y abrir o cerrar los mismos para poder mediante el programa BioAmp obtener las señales que emite el encéfalo durante estas actividades, se analizó el comportamiento, se observó algunas señales que no pertenecían al mismo denominadas artefactos así como también las ondas alfa y beta que son las más perceptibles I. INTRODUCCIÓN En el siguiente informe se presentará el desarrollo de la práctica de encefalografía en la cual se realizó un proceso de medición de ondas del encéfalo utilizando el software Powerlab mediante el programa Bioamp para la toma de datos; con el fin de poder obtener un electroencefalograma, realizar un análisis de las variables medidas y posteriormente comparar e interpretar los resultados obtenidos. Lo anterior ubicando los artefactos y las principales ondas alfa y beta que se manifiestan dependiendo de la actividad que esté realizando el paciente. Además, se presentará el análisis obtenido, y se explicará porque este tipo de ondas se relacionan con el comportamiento de las personas. ● ● ●

II OBJETIVOS Realizar un registro electroencefalograma y observar los artefactos que se pueden registrar en él. Observar y examinar los efectos de la actividad visual tanto en las ondas alfa como en las ondas beta Identificar el espectro de frecuencia de las ondas alfa y beta

III. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA MATERIALES: - Computador con software Chart instalado - Unidad de PowerLab con BioAmp - Cable conector (alimentación), Cable USB,

cables para electrodos - Electrodos desechables - Algodón y alcohol - Bandas de velcro para sujetar electrodos - Camilla MÉTODOS: Para realizar la práctica fue necesario un voluntario (paciente), el cual tiene que permanecer tranquilo, y acotado en la camilla, a este se le conectan los electrodos, los cuales se encargan de percibir las señales en ubicaciones preestablecidas teóricamente. Simultáneamente se realiza la configuración del software Powerlab junto con el programa BioAmp, ya que, este es el que permite tomar los diferentes registros (en este caso se tomaron tres registros); la toma de datos se desarrolla en dos etapas, en la primera el voluntario tiene que parpadear, mover los ojos y finalmente mover la cabeza, posteriormente se realiza una grabación de 20 segundos de cada movimiento realizado por el voluntario, esto con el fin de poder observar la influencia que tienen los artefactos en la toma de datos del EEG. La segunda parte tiene dos momentos, en el primero el voluntario tiene que permanecer con los ojos abiertos durante 20 segundos, se realizan tres registros de este primero; y en el segundo tiene que permanecer con los ojos cerrados repitiendo el proceso de toma de datos. Después de obtener las medidas, se procede a observarlas; para la segunda parte se aplicó el espectro de Fourier (frecuencia) con el fin de observar qué tipo de onda (alfa o beta) es la que predominaba durante cada momento. Finalmente se comparó y analizó los resultados. IV. ANALISIS Y DISCUSION: 1. ¿Qué es un encefalograma? Un encefalograma es un proceso por medio del cual se pueden captar las señales generadas a través de impulsos en el encéfalo que se producen debido a estímulos generados por simples actividades que involucran los sentidos, mediante las señales obtenidas se puede realizar un análisis con el fin de detectar alteraciones en las mismas, que sirven para diagnosticar algún tipo de anomalía que afecte el encéfalo. 2. las señales obtenidas durante el registro del EEG son de la magnitud en un rango entre más o menos

50µV, ya que, son el registro de la actividad eléctrica cerebral en reposo 3. Causas comunes de artefactos: Actividad Muscular: la contracción de músculos frontales, como, por ejemplo, apretar la mandíbula, son causas comunes de artefactos. Generalmente, las diferencias de potencial (o señal generada) en los músculos son de menor duración que los generados en el cerebro por lo que, pueden llegar a ser fácilmente detectados no sólo por su duración, sino que además por su morfología y velocidad. Artefacto Gino cinético: la lengua funciona como un dipolo. El artefacto que se produce por la lengua tiene un campo de potencial amplio que cae desde las áreas frontales a las occipitales, aunque es menos pronunciado que el producido por los artefactos generados por el movimiento ocular (Figura 1). Movimientos oculares: se observan en todos los EEG y son útiles para identificar las etapas del sueño ya que en función del grado de relajación mental los ritmos de las señales disminuirán (Figura 2). El globo ocular actúa como un dipolo. Cuando el globo gira alrededor de su eje, genera un campo de corriente alterna de gran amplitud, que es detectable por cualquier electrodo cerca del ojo. Los artefactos encontrados durante la práctica son los siguientes:

Figura 1. Movimiento ocular

Figura 2. Parpadeo

Figura 3. Movimiento de cabeza (arriba y abajo)

Figura 4. Movimiento de cabeza (Circular)

En la Figura 3, se puede observar el registro del movimiento de la cabeza (derecha-izquierdaderecha) ejecutado por el voluntario (paciente). En la Figura 4, se puede observar el registro del movimiento de la cabeza circular, ejecutado por el voluntario (paciente). 4. La escala de amplitud tiene un pico de más o menos 200µV, porque este es el valor máximo que pueden registrar las ondas con mayor amplitud. Estas son las ondas delta, que se presentan durante la etapa de sueño profundo del ser humano, estas tienen la amplitud más grande durante el desarrollo de un EEG, sin embargo, se debe tener en cuenta que los artefactos pueden presentar amplitudes similares. Los filtros se utilizan para separar componentes que se encuentran mezclados (generalmente es ruido), los cuales pueden interferir en el momento de captar la señal; por consiguiente los filtros tienen la capacidad de entregar una señal con los componentes deseados. De esta manera se pueden extraer y observar los componentes de una onda, lo que proporciona información acerca de los diferentes estados del cerebro. 5.TABLA 1. ONDAS ALFA Y BETA

6. Frecuencia predominante  La frecuencia predominante es 15,625 Hz (Figura 5).  La frecuencia predominante 9,3750 Hz (Figura 6). 

 Figura 5 .Espectro de Fourier, ojos abiertos

cerrados y esto es debido a la gran cantidad de esfuerzo o exigencia que hacía el voluntario para permanecer con los ojos abiertos durante un periodo considerable de tiempo y esto se ve reflejado en las ondas captadas para estas capturas. La actividad eléctrica registrada en el cerebro del voluntario, variaron de manera normal dependiendo de los diferentes niveles de alerta y esfuerzo en el que estuviera sometido este siendo más rápida cuanto más alerta se esté. Por el contrario el trazo del EEG será más lento en ciertos estadios del sueño. El EEG es muy importante para el diagnóstico de anomalías en los diferentes estados del cerebro, sin embargo, el no tener alteraciones no significa que el paciente no presente ningún tipo de enfermedad cerebral. VI. REFERENCIAS

[1] Procesamiento de artefactos en EEG para aplicaciones de comunicación y control, Roberto Alejandro Alagia Gimeno, Valencia, febrero 2018.

Imagen 6. Espectro de Fourier, ojos cerrados

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V. CONCLUSIONES El EEG es una herramienta muy importante para el análisis de la actividad eléctrica del cerebro, que nos permite analizar el comportamiento adecuado del mismo en situaciones preestablecidas para poder detectar cualquier tipo de anomalía. Los artefactos son señales que dificultan el proceso de obtención de un EEG, y es de mucha importancia tener cuidado cuando se realiza el análisis de datos para evitar un diagnóstico erróneo. Las ondas alfa y beta son más fáciles de percibir ya que se manifiestan con actividades sencillas como tener los ojos abiertos y cerrados respectivamente; estas permiten realizar un análisis de la actividad cerebral. Al comparar las señales de EEG obtenidas del sujeto se puede observar que estas se encuentran dentro de un rango normal. El espectro de Fourier es mayor en la toma con los ojos abiertos qué en los ojos