O que é onda cerebral?
Brain Wave está entre as poucas tecnologias que o mundo está pesquisando atualmente. Existem muitas técnicas potenciais neste campo e podem resolver muitos dos nossos problemas futuros.
As ondas cerebrais estão definitivamente ligadas e são produzidas em nosso cérebro. Nossas emoções, atividades químicas e pensamentos são comunicados através dos neurônios. Os neurônios, que são as células cerebrais e os blocos de construção do sistema nervoso central, comunicam-se entre si na forma de pulsos e sinais elétricos. Milhões de sinais comunicam-se entre si produzindo atividade elétrica em nosso cérebro. Isso, por sua vez, produz ondas cerebrais ao redor do couro cabeludo e pode ser medido medindo as atividades elétricas próximas ao couro cabeludo. Essas atividades elétricas são chamadas de ondas, pois têm formato e natureza do tipo onda.
As ondas cerebrais estão sujeitas a mudanças dependendo das mudanças de nossos pensamentos e sentimentos e são essenciais porque seus padrões dizem muito sobre uma pessoa. Qualquer desequilíbrio nas ondas cerebrais pode afetar gravemente a nossa saúde emocional ou neurofísica. Qualquer tipo de instabilidade nas ondas cerebrais pode causar condições como transtorno obsessivo-compulsivo, ataques de pânico, comportamento explosivo e enxaquecas e entre outros. Existem duas condições de instabilidade nas ondas cerebrais.
Excesso de excitação– Isto leva a distúrbios do sono, comportamento impulsivo, espasmos, distúrbios de ansiedade, raiva e agressão
Subexcitação– Isso leva à insônia, depressão, falta de atenção e dor crônica. As ondas cerebrais podem ser detectadas por meio de sensores colocados no couro cabeludo por meio de um procedimento conhecido como eletroencefalograma (EEG).
Estudos atuais
O estudo das ondas cerebrais tem sido uma parte importante de todos os institutos de pesquisa e centros de educação em todo o mundo, incluindo MIT, Yale, etc. Muitos pesquisadores/empresas também estão trabalhando nisso e não estará longe quando veremos a tecnologia das ondas cerebrais se transformando em um tsunami. Poucas empresas que trabalham nesta área são Mettl, MindFlex, Emotiv, NeuroSky, etc. O módulo EEG da NeuroSky trouxe um grande avanço na pesquisa e muitas empresas que trabalham atualmente com ondas cerebrais estão usando o módulo EEG da Neurosky para pesquisas. Este módulo EEG contém 6 filtros que são usados para filtrar ruídos e sinais extras produzidos pelo cérebro e são usados para dar atenção, meditação, delta, teta, alfa, beta e gama.
Tipos de ondas cerebrais
As ondas cerebrais contêm um espectro de frequências principalmente entre 1 Hz – 100 Hz. Uma imagem do espectro, que tirei enquanto estudava sobre as ondas cerebrais, é compartilhada abaixo.
O espectro é dividido em 5 tipos principais denominados como –:
Deixe-me explicar sobre cada um dos tipos de ondas cerebrais. Todos os tipos estão interligados e sobrepostos uns aos outros
A atividade das Ondas Delta em bebês é muito maior do que em adultos. Isso também pode ser visto na prática, pois os bebês passam muito tempo dormindo. O estudo mostra que a onda delta é de fato a onda cerebral mais dominante em crianças até os 5 anos de nascimento. A onda Delta diminui com uma taxa de queda de 25% dos 11 aos 14 anos e continua diminuindo durante toda a vida e aos 75 anos, eles estão quase ausentes.
Alteração no metabolismo de nutrientes, danos fisiológicos, alteração química podem ser causas de interrupção das ondas delta. A quantidade adequada de ondas delta resulta em menos ansiedade, melhora do sono e alívio da dor de cabeça.
Então, da próxima vez que você tiver dor de cabeça, tente aumentar seu DELTA WAVE
Fato interessante:
Sempre que temos uma intuição sobre um incidente ou experiência, geralmente é uma resposta natural do nosso corpo e um resultado da atividade das ondas lentas na região delta ou teta das ondas cerebrais.
• ONDAS TETA
A primeira indicação de ondas teta surgiu em 1938, num artigo de pesquisa publicado por Jung e Kornmüller. Estudos adicionais sobre ondas teta foram continuados por John D. Green e Arnaldo Arduini.
Os cientistas acreditam que todas as conexões espirituais do nosso corpo são experimentadas devido às ondas teta. As ondas Theta são responsáveis por nossas memórias e visões profundas. É o lugar onde vivenciamos aprendizado, inspiração, memória, etc.
As ondas Teta são basicamente a sensação interna do corpo em vez do fator externo. Ocorre principalmente quando estamos prestes a dormir ou quando acabamos de acordar. Em theta estamos sonhando e é o mesmo lugar onde guardamos nossos medos, história e pesadelos. Também está envolvido no sono restaurador e na memória de curto prazo.
Theta tem seus benefícios de nos ajudar a melhorar nossa intuição, criatividade e nos faz sentir mais naturais, mas ao mesmo tempo o excesso de ondas teta pode trazer depressão e estresse.
A frequência das ondas teta situa-se entre 3 a 8 Hz
• ONDAS ALFA
As ondas alfa foram descobertas por Hans Berger, o famoso neurologista alemão famoso por sua invenção do EEG. Berger também descobriu ondas delta junto com alfa. As ondas alfa surgem da atividade elétrica construtiva/em fase das células marcapasso talâmicas. Eles se originam do lobo occipital do cérebro.
Alfa fica entre o beta e o teta e preenche a lacuna entre a mente consciente e o subconsciente. Está associado a uma sensação tranquila, agradável e quase flutuante e está correlacionado com uma vigília relaxada e pensamentos criativos.
Ajuda-nos a acalmar quando necessário e promove sentimentos de relaxamento profundo. Se ficarmos estressados, pode ocorrer um fenômeno chamado “bloqueio alfa”, que envolve atividade beta excessiva e muito pouca alfa. Essencialmente, as ondas beta “bloqueiam” a produção de alfa porque ficamos muito excitados.
As ondas cerebrais alfa são dominantes durante pensamentos que fluem silenciosamente e em alguns estados meditativos. As ondas alfa auxiliam na coordenação mental geral, calma, estado de alerta, integração mente/corpo e aprendizagem.
A faixa de frequência das ondas alfa está entre 8 e 12 Hz
• ONDAS BETA
As ondas beta são símbolo de alerta, raciocínio, lógica e consciência desperta nossa.
Embora as ondas cerebrais Beta sejam importantes para um funcionamento eficaz ao longo do dia, elas também podem se traduzir em estresse, ansiedade e inquietação.
As ondas beta são subdivididas em três bandas –:
• ONDAS GAMA
As ondas gama foram anteriormente ignoradas no EEG analógico, onde foram utilizadas frequências inferiores a 25 Hz. Cientistas e pesquisadores da época consideravam as ondas gama como um ruído. Um dos primeiros indícios de ondas gama surgiu durante o registro das ondas do córtex de macacos acordados.
Muito pouco se sabe sobre essas ondas, mas está muito claro que essas ondas são usadas no processamento de informações em alta velocidade e estão associadas ao processamento de estímulos visuais e auditivos.
No contexto do EEG, elas estão presentes principalmente quando a pessoa está acordada, embora as ondas gama sejam sempre apoiadas por outras ondas, como alfa, teta e delta.
As ondas gama também estão associadas à nossa capacidade de adaptação e aprendizagem. Eles estão presos, sem percepção, a coisas novas. Estudos mostram que pessoas com deficiência mental tendem a ter atividades gama baixas.
Com faixas de frequência de 38 a 42 Hz, as ondas gama possuem as seguintes características –:
Em poucas palavras, podemos dizer que a frequência das ondas cerebrais é diretamente proporcional à atenção do cérebro. Por exemplo, o estado Delta de frequência mais baixa ocorre quando estamos em sono profundo e o estado Gama de frequência mais alta ocorre quando somos altamente cautelosos.
Sensores de ondas cerebrais
De acordo com minha pesquisa na Internet, existem muitos sensores comerciais disponíveis no mercado para amadores. Vamos dar uma olhada em alguns sensores famosos e usados em todo o mundo e analisá-los.
1. Fones de ouvido oficiais da Neurosky – Neurosky está com uma coleção de fones de ouvido EEG que variam de US$ 80 a US$ 150. Esses módulos podem nos fornecer valores de meditação/atenção, valores de banda de potência de sinais EEG e também dados brutos de ondas. Ele se comunica sem fio e o neurosky também fornece ferramentas gratuitas para desenvolvedores. É uma boa opção de acordo com os aspectos técnicos atuais.
2. Abra o EEG – Open EEG significa construir seu próprio módulo EEG do zero. Este método é mais complexo e caro, pois precisamos construir tudo, desde o início, incluindo filtros, analisador, etc. Ele soma o custo de desenvolvimento e incorre em cerca de US$ 200.
3. Jogo de bola do treinador de força – A Neurosky fornece seus chips para o Force Trainer e eles também são baratos. Eles estão facilmente disponíveis ao custo de US$ 80. Embora o Force trainer seja barato, ele não nos permite acessar dados brutos de EEG. Além disso, não podemos extrair valores de banda de potência do Force Trainer.
4. Jogo de bola Mindflex – Neurosky também fornece seus chips para Mindflex e podemos dizer que Mindflex, ForceBall, Neurosky têm quase o mesmo chip de silício com firmwares diferentes. Mindflex nos permite acessar valores brutos de EEG e também valores de banda de potência de EEG na faixa de US$ 100.
5. Sensor Emotiv de ondas cerebrais – Os sensores Emotiv estão entre os sensores de ondas cerebrais mais famosos e são usados para aplicações de pesquisa em todo o mundo. Eles nos fornecem de 10 a 12 canais de EEG de quase 15 a 20 locais do nosso cérebro. Eles variam de $ 300 a $ 500. Esses sensores interpretam 3 estados mentais, 13 pensamentos conscientes, expressões faciais, movimentos da cabeça (usando o giroscópio). O Emotiv também fornece interface Bluetooth.
Existem muitos outros sensores como AuroraDream Band, Melon Headband, Hi Brain, iFocus Band, Mindwave, MindSet, Mindball, fone de ouvido Xwave, Muse, OPenBCI, todos variando de US$ 60 a US$ 400 e oferecem recursos diferentes, interface e desempenho diferentes. Você pode escolher de acordo com sua necessidade e orçamento. Além disso, observe que os preços que mencionei estão de acordo com minha pesquisa em um determinado momento. Você pode encontrar variações no preço ao pesquisá-los. Continue navegando na Internet para obter os preços e disponibilidade mais recentes.
Para o nosso estudo, escolhi o sensor de ondas cerebrais Mindflex porque achei um pouco menos complexo, ele detecta dados de um local com um eletrodo exatamente acima do olho direito. Além disso, é adequado ao nosso orçamento (menos de US$ 100) e fornece dados brutos de EEG e valores de banda de potência, que são o principal requisito para o nosso estudo.
Detalhamento do sensor Mindflex
Embora exista um jogo completo que precisamos comprar, atualmente estamos lidando apenas com a parte HeadBand do jogo. Então aqui está a lista das peças presentes no Mindflex Brainwave HeadBand.
1. Sensor de testa – Um pequeno eletrodo circular de liga inoxidável com raio de 40 mm para detectar os sinais de ondas cerebrais provenientes do couro cabeludo ou da testa. Está diretamente conectado à placa de processamento principal do Mindflex.
2. Clipes de ouvido – Existem dois clipes de ouvido na faixa de cabeça MindFlex. Minha suposição é que esses clipes de ouvido também são feitos do mesmo material do eletrodo, ou seja, liga inoxidável. Eles estão conectados aos nossos ouvidos, enquanto medimos as ondas cerebrais, fornecendo proteção EEG e uma referência ao processador dentro do circuito.
3. Interruptor liga/desliga – Este é um interruptor ON / OFF simples de duas vias para ligar ou desligar a unidade de processamento da faixa de cabeça. Esta opção será ativada se dados sem fio estiverem sendo transmitidos ou não.
4. Luz de energia – Um pequeno LED vermelho é usado como indicador de energia. Este LED indicará se a alimentação adequada está sendo fornecida à placa ou não. Existem dois motivos pelos quais o LED está apagado. Ou a chave está desligada e não há alimentação para a placa, ou a chave está ligada, mas não há energia suficiente na bateria.
5. Fivela ajustável – Esta fivela ajustável serve para garantir que o usuário use confortavelmente a faixa para a cabeça. Isso também serve para garantir que a faixa esteja tão apertada que o eletrodo/sensor fique em contato direto com a testa humana.
Esses 5 componentes podem ser facilmente vistos de fora.
Agora, para o nosso estudo, abrimos o sensor de ondas cerebrais. Existem duas peças de caixa plástica fechada em formato retangular no sensor. Vamos abrir ambas as partes e ver uma por uma o que há dentro delas.
Então, este é o interior da primeira parte. Existem três baterias alcalinas AAA de 1,5 V para alimentação. Essas três baterias constituem um total de 4,5 V e fornecem energia para nossa placa principal.
Agora vamos para a parte principal do quadro. Deixe-me abri-lo e ver o que há dentro desta parte. A imagem acima é o que podemos ver dentro da segunda parte.
Esta placa específica é o chip NeuroSky EEG, usado pela MindFlex para processamento.
Agora os dados processados do chip EEG vão para o microcontrolador e posteriormente o microcontrolador envia os dados sem fio a 2,4 Ghz. Esta frequência é usada porque é a faixa sem fio de RF livre.
Exceto a placa NeuroSky, existe a placa principal da Mindflex, que possui o microcontrolador com oscilador de cristal de 12 Mhz. Abaixo do PCB há uma antena RF para transmissão sem fio. Além disso, há uma substância não condutora semelhante a cola colocada nos CIs para evitar curto-circuito ou contato acidental.
Muitas vezes quando o fabricante não coloca o IC no kit de proteção térmica, que é o corpo externo preto de qualquer IC, ele apenas coloca o wafer no PCB que muitas vezes é antiestático por natureza. Mesmo assim, não vou brincar ou tocar nessa parte e deixar que seja como está.
No próximo artigo da série veremos mais sobre o Chip Neurosky EEG em detalhe. Fique ligado para saber mais sobre isso.
