Electrooculograma

El ojo humano es un sistema óptico formado por un dioptrio esférico y una lente, que reciben, respectivamente, el nombre de córnea y cristalino, y que son capaces de formar una imagen de los objetos sobre la superficie interna del ojo, en una zona denominada retina, que es sensible a la luz.

Existen cuatro tipos de movimientos oculares, cada uno controlado por un sistema neural distinto pero que comparten la misma vía final común, las neuronas motoras que llegan a los músculos extraoculares.

Ø  Los movimientos sacádicos: movimientos súbitos y enérgicos de tipo espasmódico, ocurren cuando la mirada cambia de un objeto a otro. Colocan nuevos objetos de interés en la fóvea y disminuyen la adaptación en la vía visual, que podría ocurrir si la mirada se fijara en un solo objeto por períodos prolongados.

Ø  Los movimientos suaves de persecución (de búsqueda): movimientos oculares de seguimiento que se producen cuando se observa un objeto en movimiento.

Ø  Los movimientos vestibulares (movimientos de ajuste): ocurren como respuesta a estímulos iniciados en los conductos semicirculares, para mantener la fijación visual mientras se mueve la cabeza.

Ø  Los movimientos de convergencia: aproximan los ejes visuales entre sí cuando se enfoca la atención en objetos cercanos al observador.

Aun cuando una persona se fije en un objeto estacionario, sus ojos no están inmóviles, sino que exhiben muy pequeños movimientos involuntarios. Hay tres tipos de movimientos involuntarios: vibración, saltos lentos y golpeteos.

Vibración: una serie de pequeñas vibraciones de los ojos entre 30-80 Hz (ciclos/s).

Saltos lentos: movimientos involuntarios que resultan en movimiento de saltos de los ojos; estos saltos significan que aunque los objetos estén estacionarios, la imagen salta a través de la fóvea.

Movimientos de golpeteo (microsacádicos): como la imagen salta en el extremo de la fóvea, el tercer mecanismo involuntario causa un reflejo de salto del globo ocular de tal manera que la imagen es proyectada nuevamente hacia la fóvea.

Origen de la señal EOG

El ElectroOculoGrama (EOG) registra las variaciones de voltaje que ocurren con el movimiento angular del ojo, ya que la esfera ocular es desde el punto de vista eléctrico, un dipolo, con su parte positiva en la córnea y negativa detrás de la retina según se observa en la figura 1. Este potencial córneo-retiniano se produce por hiperpolarizaciones y despolarizaciones de las células nerviosas de la retina .

El valor de amplitud de voltaje del EOG varía entre 50 y 3500 µV, con un rango de frecuencias entre DC (0Hz) y 100Hz, además su comportamiento es casi lineal para ángulos de mirada de 40 grados y permite detectar movimientos con una precisión inferior a 2 grados. No obstante, la principal desventaja del EOG es su carácter invasivo, lo cual puede llegar a ser molesto para el usuario en la práctica de largas rutinas de utilización del dispositivo. Aún así, este método es uno de los más económicos y es relativamente fácil de implementar.

Obtención del EOG

La obtención del EOG debe realizarse como se observa en la figura 2, colocando un sistema de electrodos perbioculares de Plata - Cloruro de plata (Ag-AgCl) debido a su baja polarización y un gel de conducción bioeléctrica como electrolito en la interfaz electrodo - piel [1] y [3]. Con esta configuración de electrodos, se pueden conseguir señales en derivaciones independientes tanto horizontal como vertical y combinarlas para obtener casi cualquier tipo de movimiento ocular. Para realizar el proceso de calibrado se plasma un croquis donde se ubican distintos puntos en las posiciones relativas desde el globo ocular, según el ángulo de visión en 10, 20, 30, 40 y 50 grados para el eje horizontal y vertical. Tales puntos son presentados secuencialmente en el tiempo y seguidos visualmente por la persona, obteniendo una señal EOG referencial

La figura 4 ilustra una secuencia de ángulos de visión para el sujeto de prueba, quien realiza una serie de movimientos sacádicos (rápidos) horizontales del ojo en la secuencia mostrada

Teniendo en cuenta lo anterior, debe generarse una señal de gran similitud a la mostrada en la figura 4. Para ello la bioseñal proveniente desde los electrodos debe ser acondicionada, adquirida, registrada y visualizada. Con este fin se ha diseñado e implementado el sistema que se muestra en la figura 5, el cual representa el diagrama de bloques del sistema de Acondicionamiento y Adquisición (A-A) del EOG: donde se observan las diversas transformaciones que sufre la señal EOG desde su obtención por medio de los electrodos hasta el registro y la visualización en el PC. Primero se aísla eléctricamente al usuario del sistema para así brindarle mayor seguridad ante choques eléctricos accidentales. Seguidamente es realizada una preamplificación diferencial de la bioseñal, la cual esta soportada por un amplificador de instrumentación (AI), con una ganancia de 248 y rechazo en modo común de 100dB

Luego se usa un filtro pasabanda de segundo orden de tipovariable que limita en ancho de banda del EOG. Se destaca, que este filtrado es indispensable pues la bioseñal es de tipo no-lineal y variante en el tiempo, debido a que el EOG es afectado por artefactos producidos a través de señales ECG, EEG y EMG, cambios en la intensidad luminosa del entorno, estado de animo de la persona, artefactos de movimiento del interfaz electrodo - piel y el nivel de concentración al realizar los movimientos oculares, entre otros.