Eletrodos de aquisição

Os eletrodos captam os potenciais elétricos gerados pelo corpo humano, alguns deles da ordem de poucos microvolts, e os conduzem através de cabos até os amplificadores [19, 48]. Em nenhum momento correntes elétricas são enviadas para o corpo humano, o que resulta em um processo de aquisição de sinal indolor e seguro. O valor da tensão do sinal obtido depende de fatores como higiene da superfície cutânea, qualidade dos eletrodos e do gel ou pasta utilizada para acoplá- los. No caso da aquisição de sinais EEG, os eletrodos podem ser utilizados individualmente ou ficam posicionados dentro de uma touca feita de tecido leve e elástico, que facilita o posicionamento correto dos eletrodos e permite a passagem de ar, evitando aquecimento da cabeça [19].

PDA com símbolos pictográficos Cadeira de rodas robótica

Biorealimentação Sinais biológicos

Aquisição de dados Pré-processamento Extração de características

Sinal de controle Mini-itx embarcado

A preparação da pele para fixação dos eletrodos difere de uma pesquisa para outra. Tradicionalmente, retira-se a sujeira que é depositada nos poros cutâneos ao longo do dia, bem como o suor e a oleosidade, com algodão e álcool, ou qualquer outro produto de limpeza de pele que a deixe limpa e seca após o processo. No caso do sinal captado no escalpo, é comum o uso de pasta abrasiva para uma leve raspagem da pele, com objeto esterilizado e sem pontas, evitando irritação, dor ou ferimentos [47]. Assim, obtém-se um contato entre eletrodo e pele mais íntimo, melhorando a amplitude do sinal obtido. Uma pasta ou gel eletrolítico condutivo é aplicado entre o eletrodo e a epiderme, com a função de atuar como meio condutivo, bem como melhorar o casamento da impedância entre as partes [47, 48, 53]. A Figura 22 exibe os produtos utilizados para a fixação dos eletrodos.

Figura 22 – Produtos auxiliares para colocação dos eletrodos.

Em 1958, a Federação Internacional de Eletroencefalografia e Neurofisiologia Clínica adotou um padrão para fixação física e denominação de eletrodos no couro cabeludo do crânio – o Sistema Internacional 10-20 (Figura 23). Os eletrodos são colocados de forma a cobrir todas as regiões do cérebro. O rótulo “10-20” refere-se à distância proporcional entre nariz e orelha, em percentual [47, 48, 54]. A denominação de cada eletrodo depende da região onde está fixado: ‘F’ para área frontal, ‘C’ para central, ‘T’ de temporal, ‘P’ de posterior e finalmente ‘O’ para occipital. Esta letra é acompanhada por um ‘z’ quando fixado na região central do crânio, um número ímpar quando encontrado no hemisfério esquerdo ou um número par quando situado no lado direito [47, 48].

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Figura 23 – Sistema Internacional 10/20.

Um sistema de aquisição requer um canal de referência o mais afastado possível de artefatos, tanto para medidas absolutas como relativas ou diferenciais [48]. Este ponto deve estar, portanto, afastado de fibras musculares, como por exemplo, lóbulos auriculares, nariz, união externo-clavicular e mastóide. O lóbulo auricular direito foi padronizado como ponto de referência pelo Sistema Internacional 10-20.

A interconexão entre os eletrodos no estudo de sinais biológicos pode ser realizada de três maneiras: bipolar, unipolar ou por média. No primeiro caso, também conhecido como medição relativa ou diferencial, o sinal resulta na diferença entre dois canais [48, 55], excluindo-se a referência. O caso unipolar ou absoluto trata o sinal de um eletrodo em relação à referência. Na última situação, é levado em consideração o sinal captado por um eletrodo em relação à média dos demais. A captação de sinais através de interconexão bipolar predomina em trabalhos envolvendo biorealimentação e eletroencefalografia clínica. A década atual conta com cinco vezes mais pesquisas publicadas que utilizam eletrodos bipolares, em relação aos unipolares [55]. Isso porque, através da primeira técnica, é possível obter significante atenuação de artefatos presentes nos dois canais de aquisição, de natureza técnica ou biológica [55].

Um dos maiores problemas relacionados à extração de características de sinais biológicos refere-se à presença de ruídos e artefatos, como movimento dos

olhos, respiração, atividade muscular, e muitas vezes ruído da rede elétrica, dos cabos e do eletrodo [55].

A técnica invasiva para aquisição desse potencial recebe atenção cada vez maior, principalmente entre os estudos de BCI, pois através desse método consegue-se uma melhor relação sinal/ruído. Neste caso, a aquisição do sinal é realizada diretamente das células dos neurônios e não há atenuação, portanto, da pele e do crânio, como no caso não-invasivo. Além disso, o sinal transporta uma quantidade mais precisa de informação, pois o eletrodo é implantando a um grupo seleto de neurônios. Deste modo, a interferência interneuronal e de outros artefatos biológicos são significativamente menores que no caso não-invasivo.

No entanto, a comunidade acadêmica como um todo ainda resiste à disseminação da prática invasiva, por vários fatores:

• aumento dos casos de infecções ao paciente;

• diminuição de voluntários para testes do sistema: poucos usuários em fase inicial de degeneração seriam submetidos, voluntariamente, a técnicas invasivas, dificultando o desenvolvimento dos estudos;

• representa um novo transtorno ao usuário do sistema, que já é submetido diariamente a sessões de treinamento e acompanhamento de muitos profissionais; • necessidade da elaboração de um código de ética abrangente, evitando conflitos de interesses, profissionais, religiosos ou morais;

• aumento do custo final de uma interface de aquisição de sinais biológicos ao usuário, restringindo a disseminação da tecnologia assistiva;

• utilização restrita às pesquisas que dispõem de centros cirúrgicos para implantação dos eletrodos.

Um campo de estudo com foco crescente é o de novos materiais para realização de aquisição dos sinais. Profissionais da bioengenharia necessitam de equipamentos que estejam intimamente ligados às células, para que seja possível a criação de próteses mais eficientes [53]. De acordo com [53], a situação ideal é estabelecer contato intracelular, ultrapassando a resistência da membrana das células. No estudo feito, é proposta a utilização de revestimentos de polímeros condutores que penetrariam a dupla camada lipoprotéica celular. O contato intracelular melhora a conexão eletrodo-célula e, consequentemente, a condutividade elétrica [53].

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