2.13: El electrooculograma

Los movimientos oculares se pueden registrar usando electrodos colocados en la piel cerca de los ojos. Este tipo de grabación es un electrooculograma o EOG. Un EOG registra el movimiento ocular debido a una diferencia de voltaje entre la córnea y la retina (Figura 1). A medida que el ojo se mueve, el vector de este campo eléctrico cambia con respecto a los electrodos de grabación colocados sobre la piel en puntos fijos.

Figura 1.

El ojo humano tiene seis músculos adheridos a su superficie exterior. Estos músculos se agrupan en tres pares antagónicos que controlan el movimiento horizontal, vertical y torsional y la posición del ojo:

Eje horizontal:

• el músculo recto medial gira el ojo hacia la nariz (medialmente) (aductos)
• el músculo recto lateral aleja el ojo de la nariz (lateralmente) (secuestra)

Eje vertical:

• el músculo recto superior gira el ojo hacia arriba (eleva) con una ligera rotación hacia la nariz (medialmente) (aductos)
• el músculo recto inferior gira el ojo hacia abajo (deprime) con una ligera rotación hacia la nariz (medialmente) (aductos)

Eje torsional:

• el músculo oblicuo superior gira la parte superior del ojo hacia la nariz (lateralmente) (secuestra) con una ligera depresión
• el músculo oblicuo inferior gira la parte superior del ojo alejándola de la nariz (lateralmente) (secuestra) con una ligera elevación

Estos músculos están inervados por neuronas motoras que tienen actividad eléctrica con un componente tónico que controla la posición del ojo, y un componente fásico que controla la velocidad del movimiento ocular. Aunque los comandos de posición del ojo y los comandos de velocidad del ojo son funciones lineales de la frecuencia de disparo de la neurona motora, son conjuntos separados de comandos. Los comandos de velocidad ocular se envían a lo largo de un camino directo desde formaciones cerebrales especializadas o campos hasta las neuronas motoras. Sin embargo, los comandos de posición del ojo son el producto de la integración de comandos de velocidad ocular enviados a lo largo de una ruta indirecta a una red de neuronas que funciona como integrador neuronal. Es la salida del integrador la que proporciona comandos de posición del ojo a las neuronas motoras.

La integración de señales de diferentes grupos de neuronas en el sistema oculomotor controla cinco tipos de movimiento ocular, cada uno con una función única y propiedades distintivas. Estos tipos son: saccadas, persecución, reflejo ocular vestibular (VOR), vergencia y reflejo optocinético.

En este experimento, el sujeto realizará tareas que generarán actividad eléctrica que alterará el voltaje de pie entre la parte frontal y posterior del ojo que se correlaciona con el movimiento horizontal del globo ocular. Este movimiento se obtendrá mediante electrodos colocados en la piel cerca del ojo. El registro de esta actividad eléctrica se conoce como electrooculograma (EOG).

Estos cambios eléctricos son exclusivos de cada uno de los cuatro tipos diferentes de movimiento ocular (saccades, VOR, persecución y vergencia). En nuestro experimento, exploraremos los saccados, el reflejo ocular vestibular (VOR) y la persecución.

Saccades

La fóvea central (punto focal) es la región de la retina que ve en detalle. Los movimientos oculares sacádicos giran ambos ojos para que la imagen de interés caiga sobre la fóvea. Estás usando saccades en este mismo momento para señalar la fóvea de tus ojos a las palabras de esta frase. Para compensar la mala visión que se produce durante las sacadas, los movimientos sacádicos son rápidos, con una velocidad de 400 grados a tan alta como 800 grados de movimiento en un segundo.

Figura 2. De OpenStax Anatomía y Fisiología, licenciado CC BY 4.0.

Los saccades también son precisos porque el sistema sacádico utiliza una estimación interna de la posición del ojo desde su integrador neural para guiar y detener los saccades. Al mirar un objeto, los saccades mueven el ojo en todas las direcciones potenciales en la órbita, pero se intercalan con pausas en el movimiento ocular, llamadas fijaciones (ver el rastro del movimiento del ojo en la Figura 2). Durante las fijaciones, la mirada se dirige a una sola ubicación, solamente. En la Figura 2, el movimiento ocular sacádico da como resultado movimientos oculares que permiten al sujeto ver los diferentes componentes de la imagen, mientras que las fijaciones permiten al sujeto detener el movimiento ocular y enfocarse en una sola característica detallada de la imagen.

Reflejo Ocular Vestibular (VOR)

El reflejo ocular vestibular mantiene la imagen del mundo exterior estacionaria en toda la retina cuando la cabeza se mueve. VOR conecta el movimiento lateral de la cabeza en una dirección con el movimiento lateral de los ojos en la dirección opuesta. Por ejemplo, si giras la cabeza hacia la derecha mientras miras esta palabra, tus ojos giran hacia la izquierda. VOR es una respuesta fásica que es más rápida que la persecución porque es un simple arco reflejo central que involucra solo a tres neuronas. La señal que indica la velocidad de movimiento de la cabeza se origina en los canales semicirculares del oído y pasa por un nervio aferente y una interneurona en su camino hacia las neuronas motoras de los músculos oculomotores. Los músculos hacen girar los ojos a una velocidad que coincide con la velocidad de la cabeza, manteniendo así la imagen estacionaria sobre la retina.

Figura 3. De OpenStax Anatomía y Fisiología, licenciado CC BY 4.0.

Los ojos se mantienen en la imagen a través de una respuesta tónica a lo largo de un camino indirecto a través de un circuito neural reverberante entre el nervio aferente y las neuronas motoras. Sin este circuito neural, que es un dispositivo de memoria a corto plazo, los ojos volverían al centro y se alejarían de la imagen mientras la cabeza todavía estaba rotada.

Movimientos suaves de los ojos

El movimiento del ojo de persecución mantiene la fóvea apuntando a un objetivo en movimiento, como una bola rodando en el horizonte. Los movimientos de persecución suaves pueden ser verticales u horizontales, y cada uno producirá un patrón diferente en el EOG. Hay un retraso inicial (latencia) en el movimiento de persecución porque la señal del ojo, que indica que el objeto se está moviendo, tiene que ser conducida a través de muchas sinapsis hacia el tronco encefálico. Inicialmente, cuando el objeto comienza a moverse, una saccada ayuda a la fóvea a alcanzar el objeto hasta que el movimiento de persecución comience a rastrear el objeto. Los movimientos de persecución suaves rastrean continuamente al objetivo en movimiento a través del movimiento ocular, solo (sin movimiento de la cabeza). Los movimientos de persecución suaves son lentos (hasta 30 grados por minuto) y no requieren fijaciones para enfocar.

Métodos

Configurar

Iniciar el Software

1. Haga clic en LabScribe3, haga clic en Configuración→ Músculo humano→ EOG
2. Todos los Estudiantes serán una asignatura en este experimento. Selecciona a la primera persona de tu grupo para ser el sujeto en este experimento.
3. Use un hisopo con alcohol para limpiar y fregar las áreas donde se colocarán los electrodos (Métodos Figura 1). Deje que las áreas se sequen antes de colocar los electrodos.
4. Recorte los electrodos y luego retire el disco de plástico. Aplicar los electrodos a una de las áreas fregadas. Adjuntar un electrodo a cada una de las otras áreas.
5. Adjuntar los electrodos para que el cable rojo se ubique junto al ojo izquierdo, el cable negro se localice junto al ojo derecho, y el suelo verde se ubique debajo de la oreja derecha on/cerca del proceso mastoideo.
6. Las almohadillas de electrodo se pueden cortar para evitar la línea del cabello lateral a cada ojo y la línea del cabello en el área de proceso mastoideo.
7. Cubra los cables para los electrodos y haga que el sujeto coloque la caja de electrodos iWire en su regazo. No debe haber tensión en los electrodos.
8. El sujeto debe sentarse tranquilamente con las manos y la caja iWire en su regazo.

Figura 1. Diagrama que muestra la posición del electrodo para el EOG.

Semana 12: Actividad de Electrooculograma (EOG)

Nota: para estas actividades, es importante observar los movimientos físicos de los ojos de tu sujeto.

Ejercicio 1: Saccades

Objetivo: Demostrar el tipo de actividad eléctrica que se produce en los músculos a medida que el sujeto está leyendo utilizando párrafos en diferentes escenarios.

El número de palabras en cada línea, la longitud de cada línea y el formato del párrafo afectarán la forma de la grabación EOG.

Control:

• Una vez que se colocan las almohadillas de electrodo y los cables
• El sujeto cerrará los ojos y moverá sus ojos de izquierda a derecha 4 veces, y arriba y abajo 4 veces y parpadeará los ojos 4 veces mientras se graba. Esto proporcionará una línea base y una prueba de que los electrodos están en las posiciones correctas.
• Escriba el nombre del sujeto del cuadro Marcar, controlar, una vez que inicie la grabación, haga clic en Marcar para colocar la redacción en la pantalla de datos.

Figura 1. Electrooculograma (EOG) de un sujeto leyendo lentamente. Cuatro a Seis palabras están en cada línea. A medida que el sujeto mueve los ojos hacia la derecha para leer la siguiente palabra, el nivel de la grabación sube un escalón. A medida que el sujeto vuelve a mover los ojos al inicio de la siguiente línea, baja la amplitud del EOG. Nota: la traza puede invertirse dependiendo de la colocación del electrodo.

Saccades Estrechos Normales

1. Procedimiento para Párrafo Normal Estrecho. Seleccionar muestra de escritura #4 Párrafo Normal Estrecho para que el tema se lea como su EOG está grabando.
2. El sujeto deberá evitar cualquier movimiento voluntario de su cabeza o cuerpo durante la grabación. TODAS LAS LECTURAS SE DEBEN HACER SILENCIOSAMENTE SIN MOVER NINGÚN MÚSCULO FACIAL. Sólo los ojos del sujeto deben estar moviéndose mientras él o ella está leyendo. Que el sujeto sostenga el documento a la altura de los ojos.
3. Escriba “Narrow Normal Saccades” en el cuadro Marcar a la derecha del botón Marcar en la ventana Principal de LabScribe3.
4. Como el tema se está enfocando en la primera palabra del párrafo, haga clic en Grabar. Instruya al sujeto que comience a leer mientras hace clic en el botón Marcar para marcar la grabación.
5. Después de completar el primer patrón cíclico, haga clic en el botón AutoScale. Observe los ojos del sujeto mientras él o ella está leyendo.
6. Haga clic en Detener para detener la grabación cuando el sujeto haya terminado de leer.
7. Seleccione Guardar como en el menú Archivo, escriba Párrafo normal estrecho y el nombre del asunto para el archivo. Haga clic en el botón Guardar para guardar el archivo de datos en Escritorio en la Carpeta de su Tabla si lo desea.

Saccadas Anchas Normales

1. Procedimiento para Párrafo Amplio Normal. Seleccione la muestra de escritura #11.
2. El sujeto deberá evitar cualquier movimiento voluntario de su cabeza o cuerpo durante la grabación. Sólo los ojos del sujeto deben estar moviéndose mientras él o ella está leyendo. Que el sujeto sostenga el documento a la altura de los ojos.
3. Escriba “Saccadas Anchas Normales” en el cuadro Marcar a la derecha del botón Marcar en la ventana Principal de LabScribe3. Como el tema se está enfocando en la primera palabra del párrafo, haga clic en Grabar. Haga clic en el botón de marcar para marcar el inicio de la lectura.
4. Haga clic en detener y guarde la grabación.

Figura 2. Electrooculograma (EOG) que registra el movimiento ocular sacádico de un sujeto que lee el párrafo ancho normal.

Saccadas Lentas Anchas

1. Escribe Saccades Largos Largos en el cuadro Marcar a la derecha del botón Marcar en la ventana Principal de LabScribe3.
2. Instruir al mismo tema: mantener el documento a la altura de los ojos y pasar de palabra a palabra en un mismo párrafo usando un movimiento sacádico más lento. ENFOQUE en cada palabra DURANTE DOS SEGUNDOS, para hacer esto dígase la palabra dos veces antes de pasar a la siguiente palabra. (Ejemplo: A, A, neurólogo, neurólogo, tiene, tiene, etc...)
3. Grabe, marque y guarde la grabación: Save as Narrow Slow Saccade y el nombre del sujeto.

Repita estas mismas instrucciones, leyendo lentamente y enfocándose en cada palabra, para el párrafo de Palabra Espaciada (espacios de palabras muy separados en el documento), el documento de cuatro esqueletos (cada línea tiene la palabra “esqueleto” espaciada a lo largo de una línea cuatro veces, y el documento de cinco esqueleto (cada línea tiene el palabra “esqueleto” espacio a lo largo de cinco veces).

Figura 3. Movimiento ocular sacádico de un sujeto leyendo a partir de documentos con diferentes números de palabras por línea. EOG registrado a partir de un sujeto que leía el párrafo cuatro esqueleto versus el documento de cinco esqueletos. Tenga en cuenta el diferente número de pasos en los cuatro versus los cinco esqueletos EOG.

Ejercicio 2: Reflejo Ocular Vestibular (VOR)

Objetivo: Demostrar el tipo de actividad eléctrica que se produce en los músculos ya que el sujeto permanece enfocado en una imagen o palabra en una página mientras gira la cabeza de lado a lado.

Nota: Observe los movimientos oculares del sujeto así como el patrón de la grabación.

1. Usando la Tarjeta con VOR impreso en ella, haga que el sujeto se centre en las letras VOR a medida que el sujeto gira su cabeza de lado a lado.
2. Informar al sujeto para evitar cualquier movimiento voluntario de su CUERPO durante la grabación. Solo el HEAD del sujeto debe estar moviéndose mientras él o ella se está enfocando en la tarjeta VOR.
3. Escriba “VOR” en el cuadro Marcar a la derecha del botón Marcar en la ventana principal de LabScribe3.
4. Ya que el sujeto se está enfocando en la imagen VOR y comienza a girar su cabeza primero hacia el lado izquierdo y luego hacia el lado derecho. Continuar moviendo la cabeza de izquierda a derecha manteniendo sus ojos enfocados en la imagen VOR. Haga clic en Grabar. Haga clic en el botón Marcar para marcar la grabación. Que el sujeto haga esto por 15 segundos.
5. Después de completar el primer patrón EOG cíclico: haga clic en el botón AutoScale y observe los ojos del sujeto mientras el sujeto gira su cabeza.
6. Cuando la asignatura haya terminado el ejercicio Haga clic en Detener.
7. Seleccione Guardar en el menú Archivo.

Figura 4. el reflejo ocular vestibular. Electrooculograma (EOG) mientras el sujeto se enfoca en la imagen VOR moviendo su cabeza de izquierda a derecha manteniendo los ojos enfocados y no moviéndose.

Ejercicio 3: Movimiento de Persecución de Ojos

Objetivo: Demostrar el tipo de actividad eléctrica que ocurre en los músculos a medida que el sujeto sigue un objetivo en movimiento frente a un objetivo estacionario.

Use computadoras para ver la imagen generada por computadora de una bola en movimiento:

Para la Prueba de Persecución Suave Horizontal encuentre el archivo llamado “Bola Horizontal” ubicado en la unidad P:.

1. El sujeto deberá posicionar su rostro 12 PULGADAS frente a la pantalla, preparar el sujeto para enfocarse en el LADO IZQUIERDO de la pantalla de la computadora para comenzar este ejercicio. Recuérdele al sujeto que solo sus ojos se moverán en este ejercicio. Registrarás la actividad de Cuatro Ciclos, un Ciclo está viendo el punto de IZQUIERDA a DERECHA y ATRÁS A IZQUIERDA. Haz esto Cuatro Veces.
2. Escribe “Persecución Suave Horizontal” en el cuadro Marcar a la derecha del botón Marcar. A medida que se inicia el programa de computadora, mira la pantalla y di “GRABACIÓN” cuando los puntos regresen al LADO MUY IZQUIERDO DE LA PANTALLA y el sujeto comienza a seguir al objetivo con sus ojos.
3. Haga clic en Grabar y haga clic en MARcar para colocar la Marca en la pantalla de grabación
4. RECUERDA al Sujeto que SOLO los OJOS DEL SUJETO deben estar moviéndose mientras él o ella siguen al objetivo.
5. Haga que el sujeto siga el punto “IZQUIERDA a DERECHA y VOLVER A IZQUIERDA” para CUATRO

Después de completar el primer patrón de EOG cíclico,

• Haga clic en el botón AutoScale
• Observe los ojos del sujeto mientras el sujeto está siguiendo al objetivo.

6. Cuando el objetivo haya completado CUATRO CICLOS. Haga clic en STOP para detener la grabación Seleccione Guardar en el archivo de su tabla en el escritorio. Titular esto “Persecución Suave Horizontal y el nombre del sujeto.

Persecución Vertical Suave

Para la Prueba de Persecución Suave Vertical encuentre el archivo llamado “Bola Vertical” ubicado en la unidad P:.

Tener COMPUTADORA DESPLUGADA y ESTABLECIDA A NIVEL DE LOS OJOS y 12 PULGADAS frente a la asignatura preparar tema para enfocarse en el CENTRO de la pantalla Recuérdele al sujeto que solo sus ojos se moverán en este ejercicio. Registrarás la actividad de Cuatro Ciclos, un Ciclo está viendo el punto de ARRIBA A ABAJO VOLVER A ARRIBA. Haz esto Cuatro Veces.

1. Escribe “Vertical Smooth Pursuit” en el cuadro Marcar a la derecha del botón Marcar.
2. A medida que se inicia el programa de computadora, mira la pantalla y di “GRABACIÓN” cuando los puntos regresen a la MUY PARTE SUPERIOR DE LA PANTALLA y el sujeto comienza a seguir al objetivo con sus ojos.
3. Haga clic en Grabar y haga clic en MARcar para colocar la Marca en la pantalla de grabación
4. RECUERDA al Sujeto que SOLO los OJOS DEL SUJETO deben estar moviéndose mientras él o ella siguen al objetivo.
5. Haz que el sujeto siga el punto “DE ARRIBA A ABAJO VOLVER A ARRIBA” para

Después de completar el primer patrón EOG cíclico,

• Haga clic en el botón AutoScale
• Observe los ojos del sujeto mientras el sujeto está siguiendo al objetivo.

6. Cuando el objetivo haya completado CUATRO CICLOS. Haga clic en STOP para detener la grabación Seleccione Guardar en el archivo de su tabla en el escritorio. Titular esto “Vertical Smooth Pursuit y el nombre del sujeto.

Figura 5. Electrooculograma (EOG) de un sujeto viendo el video Horizontal Smooth Pursuit.