Figura 2.1: Membrana Celular (imagem adaptada). Fonte: Malmivuo & others (1995).
conduzem os íons de K+ para o exterior e os de Na+para o interior da célula, tendendo a um equilíbrio eletroquímico (equilíbrio de Gibbs-Donnan), que por sua vez, resulta numa diferença de potencial.
Ao sofrer um estímulo, a célula inicia uma sequência de eventos fisiológicos que re- sulta em um processo de troca de informação. Esse processo é conhecido como Potencial de Ação, e é dividido em quatro fases. As quatro fases podem ser observadas na Figura 2.2.
A primeira é caracterizada pelo Potencial de Repouso mencionado anteriormente, a
segunda fase é a Despolarização, processo no qual os canais iônicos de Na+ se abrem,
permitindo a passagem destes para o interior da célula, esse processo continua até que se atinja o valor máximo positivo de potencial na célula. A terceira fase é a de Repolariza-
ção, que representa o momento em que os canais de Na+ se fecham e os canais de K+
abrem lentamente, resultando numa queda de potencial. A quarta e última fase, a Hiper- polarização (transação entre a Repolarização e o Potencial de Repouso), acontece quanto
todos os canais de K+ estão abertos e a célula atinge o potencial máximo negativo e,
volta a estabilidade . (Yazicioglu et al. 2008) (Malmivuo & others 1995) (Bronzino 2000) (Quillfeldt 2005).
2.2
Principais Biopotenciais e suas características
Como já mencionado, os biopotenciais são sinais resultantes de atividades eletrofi- siológicas. A aquisição desses biopotenciais possibilita entender como são realizadas tarefas como o movimento de músculos, ou ainda, investigar algumas doenças/anomalias no corpo. Aqui será dada ênfase a quatro biopotenciais, são eles:
8 CAPÍTULO 2. REFERENCIAL TEÓRICO
Figura 2.2: Potenciais de Repouso e Ação da Membrana (imagem adaptada). Fonte: Varghese (2000).
cial do cérebro;
• Eletrocardiograma (ECG): se relaciona com as atividades geradas pelo coração; • Eletromiograma (EMG): está relacionado aos sinais elétricos nos músculos; • Eletrooculograma (EOG): biosinais oculares.
Como características principais desses biosinais, tem-se as pequenas amplitudes (va- riando entre 1 µV à 12 mV); baixas frequências; e ainda apresentam interferências bio- lógicas, provenientes da pele, dos contatos eletrodo-pele, da movimentação do indivíduo no momento da coleta do sinal e ruídos provenientes das fontes (Thakor 1999). A seguir será feita uma breve descrição de cada um desses biopotenciais.
Na Figura 2.3 pode-se observar os biopotenciais distribuídos pelo corpo, ou seja, os locais do corpo onde pode ser realizada a sua aquisição.
2.2.1
Eletroencefalograma — EEG
Esses biosinais estão relacionados as atividades neurais. O cérebro humano está em constante atividade, isso quer dizer que em seu interior, sempre está acontecendo as etapas do potencial de ação. Enviando assim o sinal ao longo das fibras nervosas (Nokes et al. 1995).
Este sinal é caracterizado por possuir baixas amplitudes (na faixa dos microvolts) e de difícil registro e interpretação, isso porque envolve bilhões de neurônios. Sua aquisição pode ser realizada com o uso de eletrodos banhado a ouro (Au) posicionados sobre o couro cabeludo do paciente (Bronzino & Peterson 2014).
2.2. PRINCIPAIS BIOPOTENCIAIS E SUAS CARACTERÍSTICAS 9
Figura 2.3: Tipos de biopotenciais (imagem adaptada). Fonte: Ha et al. (2014).
São inúmeras as interferências apontadas para esse sinal, como exemplo pode-se citar, o movimento ou piscar dos olhos, ruídos provenientes do próprio movimento do sujeito e a indução elétrica e/ou magnética (Thakor 1999). Podem ser utilizados para o diagnóstico de doenças como epilepsia e estudos relacionados a qualidade de sono (Bronzino 2000).
2.2.2
Eletrocardiograma — ECG
Este biopotencial é utilizado principalmente para monitoramento do coração, em mar- capasso e desfibrilador. Além dessas aplicações, pode ser utilizado clinicamente para diagnóstico de arritmias, isquemia e deformações no coração.
A contração do coração, resulta num potencial que pode ser mensurado. As formas de onda do ECG são resultados das contrações ao longo do tempo de quatro cavidades: 2 átrios e 2 ventrículos (Nokes et al. 1995).
A aquisição do sinal de ECG é realizada com o posicionamento de eletrodos no tronco, braços e pernas. Por estar posicionado próximo ao coração, há uma atividade na superfície da pele que pode descrever o mesmo. Normalmente para a sua aquisição são utilizados eletrodos de prata (Ag) ou prata-cloreto de prata (Ag/AgCl) (Thakor 1999).
10 CAPÍTULO 2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.2.3
Eletromiograma — EMG
Sempre que há uma excitação num músculo há uma atividade elétrica, é por isso que esses sinais podem mostrar dados importantes quanto ao estado do músculo e identificar disfunções neuromusculares.
Estes sinais possuem amplitudes e largura de banda maiores quando comparados aos biopotenciais anteriormente citados, por isso, são menos sujeitos a ruídos de baixa frequência (Thakor 1999).Além disso, sua atividade está relacionada com a despolariza- ção do nervo (Nokes et al. 1995).
Sua aquisição é realizada posicionando eletrodos de Ag/AgCl ou banhados a ouro sobre o grupo de músculos a ser avaliado (Webster 1999). Clinicamente, é utilizado para determinar a função de um grupo de músculos após um trauma ou dano neurológico. Outra aplicação é o uso deste biosinal para o controle de próteses mecânicas (Nokes et al. 1995).
2.2.4
Eletrooculograma — EOG
É o biopotencial resultante do movimento dos olhos. No olho humano é possível ob- servar a existência de um potencial córneo-retiniano (PCR) que é gerado pela camada externa do olho (representado pela córnea) e interna (representado pela retina). Esse po- tencial sofre alteração devido a inúmeros fatores, são alguns deles, a mudança de lumino- sidade do ambiente, presença de alguma patologia e a pele suja do paciente (Zago 2010). O EOG pode ser utilizado para estudos relacionados a qualidade da visão, distúrbios de visão como retinopatia pigmentar, reflexo vestíbulo-ocular (VOR), além de aplicações de controle de objetos (Malmivuo & others 1995) (Thakor 1999).
A aquisição deste sinal pode ser realizada com o uso de um eletrodo de superfície com a adição de um gel condutor, podendo este ser de Ag/AgCl ou banhado a ouro (Webster 1999) (Bronzino 2006).
Como o EOG está relacionado ao movimento do olho tanto na horizontal quanto na vertical, os eletrodos devem se posicionar de tal forma que dois estejam nas laterais dos olhos, para movimentos na horizontal, e dois (um acima e outro abaixo do olho) para movimentos na vertical. É necessário o uso de um quinto eletrodo para referência, este pode ser posicionado em qualquer região do corpo que não interfira na aquisição do sinal. A forma de onda do EOG se apresenta semelhante a uma onda de pulsos, e assim como o EEG é caracterizada por baixas frequências e amplitudes, o que dificulta a sua aquisição e interpretação (Malmivuo & others 1995) (Zago 2010).