• EOG – Úvod ke cvičení
• ERG • Polysomnografie – spánkové cykly – poruchy spánku
Laboratorní úloha č. 11 Elektrookulogram Cíle úlohy:
• •
podstata a snímání EOG základní typy očních pohybů – –
• •
volní a mimovolní fixace při sledování pohybujícího se objektu skokové změny zaměření pohledu (sakadické pohyby při čtení)
závislost mezi napětím a změnou úhlu pozorovaného objektu vyhodnocení prostorového pohybu očí – –
detekce změny klasifikace místa bodu
• Elektrookulogram
EOG
– slouží k měření polohy oka pomocí elektrických potenciálů snímaných povrchovými elektrodami
EOG
_
0,4~1 mV
+
Podstatou potenciálové změny je napěťový rozdíl mezi rohovkou a sítnicí
EOG
Potenciálová změny vyvolaná pohybem očního bulbu
• Elektrookulogram
EOG
– slouží k měření polohy oka pomocí elektrických potenciálů snímaných povrchovými elektrodami
– elektrody zaznamenávají signál generovaný kladným pólem rohovky – signál se mění se vzdáleností rohovky od elektrod
Laboratorní úloha č. 11 Elektrookulogram 1. Sledování pohybujícího se objektu 2. Čtení textu 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka 4. Hodnocení prostorového pohybu očí
Laboratorní úloha č. 11 Elektrookulogram 1. 2. 3. 4.
Sledování pohybujícího se objektu Čtení textu Změna napětí při úhlovém vychýlení oka Hodnocení prostorového pohybu očí
eog1 =load('eog_A_kyvadlo.txt'); eog2 =load('eog_B_cteni.txt'); eog3 =load('eog_C_uhly01.txt'); eog4_10=load('eog_D_kalibrace02_10k.txt'); eog5_10=load('eog_D_kalibrace02_10k_test.txt');
% fs=200 Hz % fs=200 Hz % fs=10 kHz % fs=10 kHz % fs=10 kHz
Laboratorní úloha č. 11 1. Sledování pohybujícího se objektu
Pro snímání EOG signálů v 1. až 3. bodě použijeme zapojení pouze s bipolárním horizontálním svodem + elektroda je u pravého oka – elektroda je u levého oka zemnící elektroda je na čele
Laboratorní úloha č. 11 1. Sledování pohybujícího se objektu
Laboratorní úloha č. 11 1. Sledování pohybujícího se objektu – volní a mimovolní fixace při sledování pohybujícího se objektu – skokové změny při zaměření pohledu sledovani pohybu
-
simulace
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6 0
2
4
6
8
10 ---> cas [s]
12
14
16
18
20
Laboratorní úloha č. 11 2. Čtení textu Podzim na starém bělidle V okolí starého bělidla začínalo být smutno a ticho. Les byl světlejší, stráň žloutla, vítr a vlny odnášely chomáče starého listí bůh ví kam. Ozdoba sadu uschována byla v komoře.
V zahrádce kvetla astra, měsíčky a umrlčí kvítky. Na louce za splavem růžověly se naháčky a v noci prováděla tam světélka svoje rejdy. Když babička šla s dětmi na procházku, nezapomněli chlapci na papírové draky, které pak na vrchu pouštěli.
Laboratorní úloha č. 11 2. Čtení textu 0.15
0.1
0.05
0
-0.05
-0.1
-0.15
-0.2 0
5
10
15
20
25
---> cas [s]
•
specifická struktura očních pohybů při čtení textu
• •
sakadické pohyby očí během fixace dochází k analýze vizuálního podnětu mozkem
Hodnocení dyslexie -
nárůst četnosti sakád zvýšení počtu regresních sakád prodloužení doby fixací
Laboratorní úloha č. 9 2. Čtení textu Podzim na starém bělidle V okolí starého bělidla začínalo být smutno a ticho. Les byl světlejší, stráň žloutla, vítr a vlny odnášely chomáče starého listí bůh ví kam. Ozdoba sadu uschována byla v komoře.
V zahrádce kvetla astra, měsíčky a umrlčí kvítky. Na louce za splavem růžověly se naháčky a v noci prováděla tam světélka svoje rejdy. Když babička šla s dětmi na procházku, nezapomněli chlapc na papírové draky, které pak na vrchu pouštěli.
Laboratorní úloha č. 9 2. Čtení textu Podzim na starém bělidle V okolí starého bělidla začínalo být smutno a ticho. Les byl světlejší, stráň žloutla, vítr a vlny odnášely chomáče starého listí bůh ví kam. Ozdoba sadu uschována byla v komoře.
V zahrádce kvetla astra, měsíčky a umrlčí kvítky. Na louce za splavem růžověly se naháčky a v noci prováděla tam světélka svoje rejdy. Když babička šla s dětmi na procházku, nezapomněli chlapci na papírové draky, které pak na vrchu pouštěli.
Námět na semestrální práci
V SOUVISLOSTI S VÝZKUMEM NA CAMBRIDGE UNIVERSITY VYŠLO NAJEVO, ŽE NEZÁLEŽÍ NA POŘADÍ PÍSMEN VE SLOVĚ. JEDINÁ DŮLEŽITÁ VĚC JE, ABY BYLA PRVNÍ A POSLEDNÍ PÍSMENA NA SPRÁVNÉM MÍSTĚ. ZBYTEK MŮŽE BÝT TOTÁLNÍ SMĚS A TY TO POŘÁD BEZ PROBLÉMŮ PŘEČTEŠ. JE TO PROTO, ŽE LIDSKÝ MOZEK NEĆTE KAŽDÉ PÍSMENO, ALE SLOVO JAKO CELEK.
V SUOIVSOLTSI S VZÝKEUMM NA CMABRIDGE UINERVTISY VLŠYO NJAVEO, ŽE NZEÁELŽÍ NA POŘDAÍ PSÍEMN VE SOLVĚ. JEDNINÁ DLEŮITŽÁ VĚC JE, ABY BLYA PNVRÍ A PSOELNDÍ PÍMESNA NA SRPVÁÉNM MSTÍĚ. ZYBETK MŽŮE BÝT TOTÁNLÍ SĚMS A TY TO PŘOÁD BEZ PORLBMÉŮ PEŘČETŠ. JE TO PORTO, ŽE LDIKSÝ MEZOK NETĆE KDAŽÉ PENSÍMO, ALE SVOLO JKAO CLEEK.
Námět na semestrální práci
V SOUVISLOSTI S VÝZKUMEM NA CAMBRIDGE UNIVERSITY VYŠLO NAJEVO, ŽE NEZÁLEŽÍ NA POŘADÍ PÍSMEN VE SLOVĚ. JEDINÁ DŮLEŽITÁ VĚC JE, ABY BYLA PRVNÍ A POSLEDNÍ PÍSMENA NA SPRÁVNÉM MÍSTĚ. ZBYTEK MŮŽE BÝT TOTÁLNÍ SMĚS A TY TO POŘÁD BEZ PROBLÉMŮ PŘEČTEŠ. JE TO PROTO, ŽE LIDSKÝ MOZEK NEĆTE KAŽDÉ PÍSMENO, ALE SLOVO JAKO CELEK.
Námět na semestrální práci
V SUOIVSOLTSI S VZÝKEUMM NA CMABRIDGE UINERVTISY VLŠYO NJAVEO, ŽE NZEÁELŽÍ NA POŘDAÍ PSÍEMN VE SOLVĚ. JEDNINÁ DLEŮITŽÁ VĚC JE, ABY BLYA PNVRÍ A PSOELNDÍ PÍMESNA NA SRPVÁÉNM MSTÍĚ. ZYBETK MŽŮE BÝT TOTÁNLÍ SĚMS A TY TO PŘOÁD BEZ PORLBMÉŮ PEŘČETŠ. JE TO PORTO, ŽE LDIKSÝ MEZOK NETĆE KDAŽÉ PENSÍMO, ALE SVOLO JKAO CLEEK.
Laboratorní úloha č. 9 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka
+
Výchozí pozice sledovaného objektu
Laboratorní úloha č. 9 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka
1
EOG [mV]
0.5
0
-0.5
-1 0
10
20
30 ---> cas [s]
40
50
60
Laboratorní úloha č. 9 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka
-> přibližné vyhodnocení
Laboratorní úloha č. 9 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka EOG [mV]
1 0.5 0 -0.5 -1
0
10
20
30 ---> cas [s]
40
50
60
0
10
20
30 ---> cas [s]
40
50
60
spicka - spicka EOG
1.5
1
0.5
0
-> přibližné vyhodnocení
Laboratorní úloha č. 9 3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka delka_okna=20000; k=1; for start = 1:delka_okna/2:length(eog3)-delka_okna, segm = eog3(start+1:start+delka_okna); min_max(k)=max(segm)-min(segm); k=k+1; end; plot(min_max,'xr') ylabel('spicka - spicka EOG'), xlabel('---> cas [s]')
Vztah mezi úhlem a napětím můžeme přibližně vyhodnotit z velikosti napětí „špička-špička“ pro jednotlivé změny úhlů.
Laboratorní úloha č. 9
poradi znacek
3. Změna napětí při úhlovém vychýlení oka L <--- | ---> P L <--- | ---> P 60 60
60
celk. uhel
50
50
50
40
40
40
30
30
30
20
20
20
10
10
10 znacky pohyb oci
0 -1
0 [m]
0 1 -50
0 [stupne]
50
0
0
20
40 [stupne]
60
80
Laboratorní úloha č. 9 4. Hodnocení prostorového pohybu očí
Pro snímání jsou použity horizontální i bipolární svody + elektroda horizontálního svodu je u pravého oka + elektroda vertikálního svodu je nad pravým okem – elektroda horizontálního svodu je u levého oka – elektroda horizontálního svodu je pod pravým okem zemnící elektrody jsou na čele
Laboratorní úloha č. 9
4. Hodnocení prostorového pohybu očí Signály pořídíme ve dvou fázích: • učící EOG
0.4
0.3
0.2
y ---> [mV]
0.1
0
-0.1
-0.2
Pohyb očí při trénovaní fázi: 1, 2, 3, 4, 5
-0.3 -0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
x ---> [mV]
0.2
0.4
0.6
Laboratorní úloha č. 9
4. Hodnocení prostorového pohybu očí Signály pořídíme ve dvou fázích: • učící EOG
0.4
0.3
0.2
y ---> [mV]
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3 -0.8 0.5
rozpoznávací
-0.6
-0.4
-0.2 EOG
0
0.2
0.4
0.6
x ---> [mV]
0.4
0.3
Pohyb očí při rozpoznávací fázi: 1, 3, 2, 4, 2, 5, 1, 3, 5, 4, 1
0.2
y ---> [mV]
•
Pohyb očí při trénovaní fázi: 1, 2, 3, 4, 5
0.1
0
-0.1
-0.2 -0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Laboratorní úloha č. 9 4. Hodnocení prostorového pohybu očí fáze trénování pro stavy 1, 2, 3, 4, 5, 1 Trenovaci faze x 0
y
-0.5 -1 0 -4 x 10
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
detekce
4
2
0 6
stavy
---> EOG [mV]
0.5
4 2 0 ---> cas [s]
Laboratorní úloha č. 9 4. Hodnocení prostorového pohybu očí fáze rozpoznávání pro stavy 1, 3, 2, 4, 2, 5, 1, 3, 5, 4, 1 Rozpoznavaci faze x 0
y
-0.5 -1 0 -4 x 10
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
detekce
4
2
0 6
stavy
---> EOG [mV]
0.5
4 2 0 ---> cas [s]
Laboratorní úloha č. 9 4. Hodnocení prostorového pohybu očí % detekce x1=(diff(eog4(:,1))).^2+(diff(eog4(:,2))).^2;
Laboratorní úloha č. 9
4. Hodnocení prostorového pohybu očí function h = vzdal(p,q); h = sqrt(sum( (p(:) - q(:)).^2 ));
h
N
p[n] q[n] n 1
2
Laboratorní úloha č. 9
4. Hodnocení prostorového pohybu očí % klasifikace for m=1:length(eog4) for k=1:5 d(m,k)=vzdal(vzor(k,:),eog4(m,:)); end; end; [m,n]=min(d'); plot([0:length(eog4)-1]/fs,n,'.')
Diagnostické použití EOG • hodnocení funkčnosti okohybných svalů
Diagnostické použití EOG • hodnocení funkčnosti okohybných stavů • hodnocení asymetrie
Diagnostické použití EOG • hodnocení funkčnosti okohybných stavů • hodnocení asymetrie • polysomnografie
Diagnostické použití EOG • hodnocení funkčnosti okohybných stavů • hodnocení asymetrie • polysomnografie • psychiatrická a psychofyziologická vyš.
Diagnostické použití EOG • hodnocení funkčnosti okohybných stavů • hodnocení asymetrie • polysomnografie • psychiatrická a psychofyziologická vyš.
• charakteristické oční pohyby při čtení
Spolupráce s katedrou radioelektroniky Záznam prvních čtyř sekund pozorování
EOG 1.obrázek
EOG 2.obrázek
EOG 4.obrázek
Elektroretinogram (ERG) • FOTOPICKÝ (čípky, světlo) • SKOTOPICKÝ (tyčinky, tma)
Elektroretinogram • FOTOPICKÝ ERG B vlna = 125 mV záblesk
A vlna
Elektroretinogram • SKOTOPICKÝ ERG
B vlna = 300 mV A vlna
Tvary normálních ERG vln Fotopický
Skotopický
Elektroretinogram • Dystrofie čípků
vs.
normální
Elektroretinogram • Dystrofie tyčinek
vs.
normální
Elektroretinogram • Dystrofie tyčinek i čípků vs. normální
Elektroretinogram • Vrozená šeroslepost – negativní vlna při fotopickém i skotopickém testu – normální EOG
Elektroretinogram • Rozštěp sítnice – Reduced photopic ERG – Hluboká záporná a-vlna, žádná b-vlna
Polysomnografie • diagnostická metoda při vyšetřování poruch spánku • provádí se simultánní záznam mnoha parametrů • na základě analýzy dat lze rozlišit fáze spánku a typ poruchy
Polysomnografie • EEG – min. 2 svody (C4-A1 nebo C3-A2) • EOG – oční pohyby (2 svody) • EMG – svalstvo brady (1 svod)
Polysomnografie • • • • • • • • • •
EEG – min. 2 svody (C4-A1 nebo C3-A2) EOG – oční pohyby (2 svody) EMG – svalstvo brady (1 svod) EMG – svalstvo končetin (1 svody) EKG – 1 svod Průtok vzduchu před nosem a ústy – 1 svod Pohyby při dýchání (hrudník, břicho) – 2 svody Saturace krve O2 – 1 svod Poloha těla – 1 svod Video, mikrofon
Polysomnografie • pacient v tmavé zvukotěsné místnosti • počet kanálů: 12 až 16 (epilepsie – více svodů EEG) • doba záznamu: běžně 1 noc (2 noci, 24 hodin), ideál – 4 noci placebo, pak natočení • vyhodnocení: stand. popis – 2 hodiny (detailní – 8 hodin)
Polysomnografie
Historie výzkumu spánku • • • • • •
1929 EEG 1937 cykly spánku 1953 EOG 1957 EMG 1968 vyhodnocovací systém spánku 90.léta uznání spánkové medicíny
Historie výzkumu spánku • • • • • •
1929 EEG 1937 cykly spánku 1953 EOG 1957 EMG 1968 vyhodnocovací systém spánku 90.léta uznání spánkové medicíny
Význam spánku • konzervace energie – pokles bazálního metabolismu (hlavně během delta spánku) • obnova – celého těla – CNS
Spánkové cykly • • • • • •
Bdělost 1.stadium NonREM – několik minut 2.stadium NonREM – 5 až 15 min. 3.stadium NonREM 4.stadium NonREM – 20 až 40 min. REM spánek
Polysomnografie - experiment • • • •
EEG – C4-A1 EOG – oční pohyby (svod horizontálních pohybů) EMG – svalstvo brady (1 svod) EKG
EOG artefakt
EKG artefakt
Polysomnografie - experiment • •
květen 2007, muž 25 let data: 4 x 2797931 vzorků => 7,77 hodin
Nízkovoltážní aktivita
EMG .. 1h30min
Polysomnografie - experiment
Polysomnografie - experiment
Polysomnografie - experiment
Bdělost • EEG: při zavřených očích α aktivita • EOG: • EMG:
Bdělost • EEG: při zavřených očích α aktivita • EOG: rychlé pohyby očí • EMG:
Bdělost • EEG: při zavřených očích α aktivita • EOG: rychlé pohyby očí • EMG: tonická aktivita vyšší amplitudy
1.stadium NonREM • EEG: rozpad α aktivity, převládá θ • EOG: • EMG:
1.stadium NonREM • EEG: rozpad α aktivity, převládá θ • EOG: pomalé pohyby • EMG:
1.stadium NonREM • EEG: rozpad α aktivity, převládá θ • EOG: pomalé pohyby • EMG: klesá tonická aktivita
2.stadium NonREM • EEG: θ aktivita, K-komplexy, vřeténka • EOG: • EMG:
2.stadium NonREM • EEG: θ aktivita, K-komplexy, vřeténka • EOG: bez pohybu • EMG:
2.stadium NonREM • EEG: θ aktivita, K-komplexy, vřeténka • EOG: bez pohybu • EMG: mírná tonická aktivita
3. a 4. stadium NonREM • EEG: δ spánek • EOG: • EMG:
3. a 4. stadium NonREM • EEG: δ spánek • EOG: bez pohybů (přenáší se δ) • EMG:
3. a 4. stadium NonREM • EEG: δ spánek • EOG: bez pohybů (přenáší se δ) • EMG: velmi nízká tonická aktivita svalů brady
REM spánek • EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita • EOG:
• EMG:
REM spánek • EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita • EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby • EMG:
REM spánek • EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita • EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby • EMG: atonie, nepravidelné tonické projevy
REM spánek • EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita • EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby • EMG: atonie, nepravidelné tonické projevy • nepravidelný dech a srdce
REM spánek • EEG: nízkovoltážní desynchronizovaná aktivita • EOG: nepravidelné rychlé oční pohyby • EMG: atonie, nepravidelné tonické projevy • nepravidelný dech a srdce • sny, erekce
EEG ve spánku
EEG ve spánku
Spánkové cykly Typický průběh spánku 1.stadium NonREM – několik minut 2.stadium NonREM – 5 až 15 min. 3.stadium NonREM 4.stadium NonREM – 20 až 40 min.
k ránu chybí delta spánek REM narůstá v 2. části noci
Spánkové cykly Spánek starších lidí
Výskyt poruch spánku v populaci
Poměr REM a NonREM spánku • Analýza
Poměr REM a NonREM spánku
Délka spánku
Poruchy spánku Syndrom spánkové apnoe • snížený svalový tonus → zapadávání jazyka → uzavírání trubice během spánku • zvýšená únava • bolesti hlavy • postižení oběhového systému
Poruchy spánku Syndrom spánkové apnoe • snížený svalový tonus → zapadávání jazyka → uzavírání trubice během spánku • zvýšená únava • bolesti hlavy • postižení oběhového systému
Poruchy spánku Syndrom spánkové apnoe • snížený svalový tonus → zapadávání jazyka → uzavírání trubice během spánku • zvýšená únava • bolesti hlavy • postižení oběhového systému Syndrom neklidných nohou • nepříjemné pocity na končetinách • pohyb brání v usnutí až několik hodin
Poruchy spánku Syndrom spánkové apnoe • snížený svalový tonus → zapadávání jazyka → uzavírání trubice během spánku • zvýšená únava • bolesti hlavy • postižení oběhového systému Syndrom neklidných nohou • nepříjemné pocity na končetinách • pohyb brání v usnutí až několik hodin Narkolepsie • náhlá, celková, více či méně dokonalá ztráta svalového tonu po emotivní reakci
Poruchy spánku Syndrom spánkové apnoe • snížený svalový tonus → zapadávání jazyka → uzavírání trubice během spánku • zvýšená únava • bolesti hlavy • postižení oběhového systému Syndrom neklidných nohou • nepříjemné pocity na končetinách • pohyb brání v usnutí až několik hodin Narkolepsie • náhlá, celková, více či méně dokonalá ztráta svalového tonu po emotivní reakci Parasomnie • stavy abnormálního chování poruchy probouzecích mechanizmů poruchy přechodu spánek – bdění parasomnie spojené s REM spánkem
2 0 -2 150 0 100 1.50 1 0.5 40 2 0 10 0 -1 100 0 99 98 10 0 -1 0.50 0 -0.5 0.50 0 -0.5 0
Polysomnografie EKG 500
1000
1500
2000
2500 3000 srdeèní frekvence
500
1000
1500
2000 2500 3000 pohyby hrudníku pri dýchání
500
1000
1500
2000 2500 3000 pohyby bricha pri dýchání
500
1000
1500
2000 2500 3000 prutok vzduchu nosem
500
1000
1500
2000
500
1000
1500
2000
2500 3000 saturace kyslíkem 2500
3000 EMG
500
1000
1500
2000
2500
3000 EOG
500
1000
1500
2000
2500
3000 EGG
500
1000
1500
2000
pritomnost nns, fs=100Hz, delka 30s
2500
3000
Polysomnografie 2 0 -2 140 0 120 100 1.50 1 0.5 40 2 0 0.50 0 -0.5 102 0 100 98 0.10 0 -0.1 10 0 -1 10 0 -1 0
EKG 500
1000
1500
2000
2500 3000 srdeèní frekvence
500
1000
1500
2000 2500 3000 pohyby hrudníku pri dýchání
500
1000
1500
2000 2500 3000 pohyby bricha pri dýchání
500
1000
1500
2000 2500 3000 prutok vzduchu nosem
500
1000
1500
2000
500
1000
1500
2000
2500 3000 saturace kyslíkem 2500
3000 EMG
500
1000
1500
2000
2500
3000 EOG
500
1000
1500
2000
2500
3000 EGG
500
1000
1500
2000
nepritomnost nns, fs=100Hz, delka 30s
2500
3000
2 0 -2 140 0 120 100 1.50 1 0.5 40 2 0 0.50 0 -0.5 102 0 100 98 0.10 0 -0.1 10 0 -1 10 0 -1 0
Polysomnografie EKG 500
1000
1500
2000
2500 3000 srdeèní frekvence
500
1000
1500
2000 2500 3000 pohyby hrudníku pri dýchání
500
1000
1500
2000 2500 3000 pohyby bricha pri dýchání
500
1000
1500
2000 2500 3000 prutok vzduchu nosem
500
1000
1500
2000
500
1000
1500
2000
2500 3000 saturace kyslíkem 2500
3000 EMG
500
1000
1500
2000
2500
3000 EOG
500
1000
1500
2000
2500
3000 EGG
500
1000
1500
2000
nepritomnost nns, fs=100Hz, delka 30s
2500
3000
Aktigraf
Desatero pro lepší spánek
JET LAG
