Hackear la señal EEG
En este primer experimento, intentaremos piratear las señales de EEG. Para hacer esto, debemos seguir algunos pasos para que podamos medir fácilmente las señales.
Para hacer esto, taladré un agujero en la cubierta del sensor EEG como se muestra en la imagen compartida a continuación.
Fig. 1: Imagen de la caja de plástico del módulo Brainwave
Ahora después de perforar el agujero, la siguiente tarea es soldar algunos cables al pin deseado para que podamos medir las señales. Soldé dos cables para nuestra medición. Uno está en la clavija del electrodo EEG y el otro en la clavija del electrodo de referencia.
Fig. 2: Imagen del circuito del módulo de ondas cerebrales
Espero que puedas ver claramente que hay dos cables soldados aquí. Uno es rojo y el otro es azul. El cable rojo está soldado al pin del electrodo EEG y el cable azul está soldado al pin del electrodo Ref. Puede consultar nuevamente el artículo anterior donde se explicó la descripción del pin.
Mientras suelda, asegúrese de que el cable no toque el pin adyacente, ya que esto podría dañar el dispositivo. Además, como se puede ver en la imagen, hay muy poco espacio disponible para soldar el cable, así que ojo con las precauciones. Enrollé los cables juntos para que cualquier efecto magnético pueda anularse tanto como sea posible. También até una nota de los cables al sensor para que cualquier tensión en el cable (fuera de la caja) no afecte el pin soldado y permanezcan conectados de forma segura durante mucho tiempo. Después de eso cerré el sensor y al final salieron dos cables como se muestra en la foto a continuación:
Fig. 3: Imagen de los cables de alimentación del módulo Brainwave
Ahora podemos conectar estos dos cables al CRO y medir las señales. Ahora es el momento de comprobar las señales CRO. Utilicé el sensor de ondas cerebrales y conecté dos cables del sensor al osciloscopio. También quité el cargador de mi computadora portátil para que no haya posibilidad de que flote o se produzcan otros picos en el suelo.
Fig. 4: Imagen de la tapa construida con el módulo Brainwave
Después de encender el sensor, la onda que recibo se muestra en la siguiente figura. ¡¡Sigue adivinando lo que estaba pensando en ese momento!!
Fig. 5: Imagen del gráfico EEG en CRO
Finalmente llegamos a un punto en el que podíamos ver nuestro BrainWave directamente en la pantalla. Ahora es cuestión de discusión sobre la onda, sus diversas curvas y valores. Actualmente obtuvimos una onda con un voltaje máximo de casi 65 mV y un mínimo de -10 mV. Estudio de señal EEG.
Hemos recibido y grabado con éxito la señal Brainwave o, mejor dicho, la señal proveniente de los electrodos del chip TGAM1. Ahora echemos un vistazo centrado y detallado a la señal e intentemos analizarla.
Como comenté anteriormente, existen principalmente 5 tipos de ondas cerebrales. Todos intentamos encontrar todas estas ondas cerebrales en esta señal. Tenga en cuenta que estas son sólo mis suposiciones y, por lo tanto, podría estar equivocado.
Primero veremos las ondas Delta. Ahora bien, la característica de las ondas Delta es que son de muy baja frecuencia y tienen la mayor amplitud. ¿Puedes encontrar alguna onda en la imagen con menor frecuencia y mayor amplitud? Baja frecuencia significa que la onda tiene un período de tiempo más largo y debería aparecer durante mucho menos tiempo en el gráfico. Hay una de estas crestas altas en el gráfico y sólo aparece una vez. Entonces mis suposiciones dicen que estas ondas son ondas Delta.
Ahora vienen las ondas theta, la frecuencia de estas ondas es mayor que la delta, pero aún muy baja y su amplitud también es muy baja. Entonces, eche un vistazo a la cresta que considero ondas Theta. Son bajos tanto en frecuencia como en amplitud. Después de Delta y theta, llega el momento de las ondas alfa. La frecuencia de las ondas Alfa varía cerca de 10 a 13 Hz con mayor amplitud, pero no tan alta como las ondas delta. No por la frecuencia, sino por la segunda amplitud más grande, adiviné las ondas alfa.
De manera similar, para las ondas beta y gamma, puedes adivinar que las ondas con frecuencias más altas son ondas gamma y las ondas que varían en frecuencia entre gamma y alfa son ondas beta.
Este es sólo mi análisis de la ola que capturé. Ahora intentaremos experimentar más con esta onda y tratar de hacer ciertas cosas que hace el chip TGAM1.
Fig. 6: Imagen del gráfico EEG en CRO
Interfaz con pin transmisor
Ahora pirateemos las señales que este chip TGAM1 transmite a la placa mindlflex. El procedimiento es prácticamente el mismo y soldamos un pin al pin “T” del transmisor y otro al pin de tierra del circuito de diadema. Espero que puedas ver claramente el cable rojo soldado al pin T.
Fig. 7: Imagen del pin transmisor del módulo de ondas cerebrales
De la misma forma que antes, sacamos estos dos cables, el rojo (Transmisor) y el amarillo (Tierra) también de la caja del sensor y ahora puedes ver cuatro cables saliendo de ella. Estos dos cables también están enrollados entre sí.
Fig. 8: Imagen del transmisor y cables de tierra del módulo Brainwave
Ahora, después de soldar y sacar con éxito estos dos cables de la caja, conecté los pines CRO a estos cables. Eche un vistazo al resultado de CRO.
Fig. 9: Imagen que muestra la salida CRO del módulo Brainwave
¿Cuáles son estos signos? ¿Puedes adivinar?
Bueno, estos son algunos bits que el módulo EEG está transfiriendo en serie al sensor MindFlex. Acabamos de piratear el pin y ahora vemos el resultado en la pantalla.
Además, observe que el voltaje es de 3,3 V. Esto significa que la comunicación del chip Mindflex y TGAM1 es de 3,3 V en serie y también observé que esta comunicación es continua al observar los bits que salen del pin continuamente. En esta etapa podemos decir que TGAM1 está enviando bits en serie de 3,3 V. Ahora nuestra siguiente tarea es leer los bits y descubrir cómo se relacionan con las ondas cerebrales. Puede haber algún algoritmo entre los dos tableros. También es posible que estas dos juntas directivas se estén felicitando. Hasta el momento sólo podemos confirmar que el sensor está transmitiendo algunos valores de forma continua. En los próximos artículos usaremos un Serial3.3 V a Serial 5 V y luego intentaremos leer estos bits en el hiperterminal. ¿Estás emocionado por cuáles serán estos bits? ¿Podremos hackear este juguete usando estos pines? Tampoco estoy seguro de nada ahora, pero lo sabremos después de algunos artículos.
Onda cerebral versus onda corporal
Veamos qué más podemos hacer y probémoslo. Siempre me pregunto si el cerebro está emitiendo algún tipo de onda, entonces ¿nuestro cuerpo también emite algún tipo de onda o es solo nuestro cerebro? Veamos cuál es la respuesta.
Entonces, para el experimento, soldé el PIN del EEG y el pin de tierra con dos cables. Con la ayuda de un agujero quité estos dos cables y los conecté a los pines CRO. Echemos un vistazo a la pantalla CRO cuando conectaré el electrodo al dedo y al cerebro.
Primero conecto mi pin EEG a mi dedo y dejo el pin de referencia en el aire. Dejé el pin de referencia en el aire porque solo quiero medir las señales que emite mi cuerpo versus las señales perdidas en el aire. Al hacer del aire la referencia, espero haber emitido las señales perdidas que habrían llegado a mi pin EEG. Por favor, mira esto.
Fig. 10: Imagen de señales perdidas en CRO
La línea es muy recta. Se puede decir que el dedo no está emitiendo ninguna señal. En la imagen de arriba, el tiempo por división es de 500 ns. Esto significa que también con esta variación hay un cambio insignificante en el gráfico EEG.
Ahora echemos un vistazo al mismo gráfico de EEG cuando el electrodo del sensor está conectado a la frente, justo encima del ojo derecho.
Fig. 11: Imagen del gráfico EEG en CRO
Una lata se acerca en la imagen compartida a continuación.
Fig. 12: Imagen del gráfico EEG en CRO
Se pueden ver fácilmente ondas pequeñas y pocas de gran amplitud.
Al realizar este experimento, noté un punto muy importante que podría ser crucial para ti también.
Probé el experimento con un osciloscopio de PC. Ahora observe las señales cuando el cargador de la computadora portátil está conectado.
Los valores analógicos de nuestras ondas cerebrales son de voltaje muy pequeño, en el rango de 15mv a 50mv. Al medir sus valores, debemos considerar el campo magnético adicional presente en el medio ambiente. También debemos tener cuidado de que cualquier campo perdido en el medio ambiente pueda estar presente en nuestra medición. Además, cualquier punto de soldadura o cualquier punto abierto puede actuar como antena. Debemos tener una referencia, conexión a tierra y aislamiento adecuados al medir los valores de las ondas cerebrales.
Espero que ahora tengas una idea básica de cuáles son los problemas básicos que surgen al trabajar con ondas cerebrales o que puedas decir que tales problemas están presentes al medir cualquier onda con un voltaje tan pequeño. Estén atentos al próximo artículo sobre amplificación de chips EEG e interfaz con Arduino.
