Ritmo Alfa e Biofeedback (PN008)

Os mistérios da mente humana e mesmo de fenômenos paranormais podem ser estudados com a ajuda de diversos tipos de equipamentos eletrônicos. Na verdade, até mesmo relaxamento e meditação podem ser estudados com o uso de equipamentos simples eletrônicos. A associação de ritmos cerebrais como o alfa a diversos fenômenos e estudados com a ajuda de circuitos eletrônicos simples pode gerar trabalhos muito interessantes. Neste artigo falaremos do ritmo alfa e de alguns equipamentos que permitem seu estudo de forma simples.

Os mistérios da mente humana estudados com a ajuda de circuitos eletrônicos abrem portas para um fascinante campo de trabalho para muitos pesquisadores.

Evidentemente, não basta ligar um par de eletrodos a uma pessoa e conectá-la a um frequencímetro, osciloscópio ou mesmo um computador para que possamos descobrir com facilidade o que se passa no interior de seu corpo e muito menos de sua menta.

Além da possibilidade de se aplicar tensões perigosas ao indivíduo, é preciso saber que tipo de sinal pode ser captado e de que modo devemos processá-los para poder fazer a análise com um circuito eletrônico comum.

Um dos métodos mais simples e interessantes de se integrar ou interfacear alguma coisa eletrônica com uma pessoa e com isso possibilitar a realização de experiências interessantes é o biofeedback.

O mais interessante no uso do biofeedback é que além de ser possível fazer o seu interfaceamento com equipamentos de pesquisa o próprio indivíduo que está sendo estudado pode controlar a experiência.

É justamente esta possibilidade que pretendemos levar aos nossos leitores que se interessam pelo assunto.

É claro que, além das experiências que envolvem pessoas como por exemplo as relacionadas com relaxamento, hipnose, meditação transcendental, parapsicologia, ESP (Percepção Extra Sensorial) e até ITC (Transcomunicação Instrumental) podemos também programar trabalhos envolvendo animais ou plantas. Experiências com alterações do ritmo circadiano podem ser feitas com facilidade usando os mesmos circuitos empregados no estudo dos ritmos alfa e até mesmo de biofeedback.

Oferecemos ao leitor neste artigo alguns circuitos simples de biofeedback que possibilitam ao leitor o controle de uma lâmpada ou mesmo de um circuito externo ou ainda enviar sinais a um computador numa velocidade que se aproxima do ritmo alfa e com isso ser obtido um relaxamento quase que total, conforme sugere a figura 1.

 

Os sinais produzidos pelo cérebro mudam conforme o estado da pessoa.
Os sinais produzidos pelo cérebro mudam conforme o estado da pessoa.

 

 

O QUE É O BIOFEEDBACK

Os estados emocionais e físicos de uma pessoa produzem também a manifestação de fenômenos elétricos. A contração de um músculo, a concentração numa tarefa mais difícil ou ainda o relaxamento e o sono são responsáveis pelo aparecimento de tensões e até de sinais com frequências fixas.

Estas tensões podem ser detectadas com a ligação de eletrodos na pele e com a ajuda de circuitos amplificadores muito sensíveis.

No caso das atividades mentais foram detectadas certos sinais que possuem frequências muito bem determinadas e que estão associados a estados emocionais específicos.

Estes sinais associados a ritmos são basicamente três que possuem as seguintes faixas de frequências:

Ritmo delta: de 0,5 a 4 Hz - estado de consciência

Ritmo teta: de 3,9 a 7,9 Hz - sono profundo

Ritmo alfa: de 7,9 a 13 Hz - alerta - acordado mas sem prestar atenção a qualquer coisa

Ritmo beta: de 13 a 20 Hz - alerta mas com atenção ao mundo exterior

Especificamente o ritmo alfa pode ser muito interessante para o relaxamento, conforme podemos ver.

Se fizermos com que uma pessoa se auto-induza a produzir sinais neste ritmo o que ocorre é que ela será levado a um estado de alerta ou acordado, mas sem prestar atenção em nada, ou seja, relaxado.

Uma maneira simples de se conseguir isso com a ajuda de aparelhos é produzir estímulos nesta faixa de frequência.

O biofeedback faz justamente isso.

Um circuito de biofeedback eletrônico é formado basicamente por um circuito de entrada que possa receber estímulos ou ainda comandos de uma pessoa e em sua função algum tipo de transdutor é acionado de modo a realimentar com algum tipo de sinal a pessoa que o opera, conforme mostra a figura 2.

Princípio de funcionamento do biofeedback
Princípio de funcionamento do biofeedback

 

 

 

 

Assim, no sistema ilustrado na figura 2, os impulsos elétricos gerados pela movimentação da mão que possui eletrodos gera variações de brilho numa lâmpada. Vendo estas variações a pessoa deve movimentar suas mãos de modo a obter uma luminosidade determinada.

Na figura 3 temos uma experiência feita com uma planta em que um eletrodo colocado em uma de suas folhas capta o pequeno potencial elétrico gerado por suas células. Este potencial é levado a um circuito e amplificado de modo a poder controlar o brilho, frequência ou ambos de uma lâmpada comum.

 

Experimento de um biofeedback com uma planta
Experimento de um biofeedback com uma planta

 

 

O experimento consiste em se determinar qual é o brilho e a frequência que a planta ajusta por realimentação de modo a obter o que lhe seria um equilíbrio "agradável".

Podemos verificar de que modo as variações de luz do dia para a noite associada a estes estímulos ou outros estímulos alterar seu ritmo circadiano.

Veja então que o fato de existir um circuito fechado para os sinais, onde uma parte é obtida a partir de sensores elétricos e a outra parte do percurso é feita por sinais de transdutores que podem ser de luz, som ou outra forma de energia caracterizam o biofeedback.

 

 

OS PROJETOS

Para os leitores que desejarem fazer experiências, principalmente envolvendo estímulos na faixa de baixas frequências que vão dos rirmos delta ao beta damos três circuitos bastantes interessantes, um dos quais pode ser inclusive acoplado a um computador.

Seus sinais, na forma digital podem ser lidos pela porta paralela e através de um programa apropriado podem ser geradas imagens ou som na tela que vão consistir no estímulo ao relaxamento ou ao que se desejar fazer, conforme mostra a figura 4.

 

Biofeedback usando o computador
Biofeedback usando o computador

 

 

Circuito 1 - Biofeedback Simples com LEDs Pulsantes

A finalidade básica deste projeto é levar o pesquisado aum estado de relaxamento ou ainda de se fazer pesquisa com as mudanças de estado mental que pode ser monitorada pelas variações da frequência das piscadas de dois LEDs.

O circuito nada mais é do que um oscilador de baixa frequência, que pode ser ajustado para operar entre 0,5 e 30 Hz (que correspondem aos ritmos pesquisados) controlado pela ação sobre três eletrodos.

Os eletrodos podem ser fixados na pele ou simplesmente pode-se fazer com que o pesquisado apóie os dedos sobre eles, controlando a pressão de modo a obter o relaxamento ou a condição desejada.

No caso, o relaxamento vai ser obtido quando, pela pressão dos dedos o operador conseguir ajustar a frequência dos LEDs para que ela coincida com o seu próprio ritmo alfa.

Na figura 5 temos o circuito completo de biofeedback visual que é bastante simples pela quantidade de componentes usados.

Biofeedback visual (circuito 1)
Biofeedback visual (circuito 1)

 

 

 

A placa de circuito impresso para esta montagem é mostrada na figura 6.

 

Sugestão de placa o circuito 1
Sugestão de placa o circuito 1

 

 

Se forem usados dois LEDs indicadores o transistor Q2 pode ser um BC548, mas se o leitor quiser alimentar lâmpadas com maior potência num sistema para operar iluminando um local, por exemplo uma sala, pode trocar o transistor Q2 por um BD135 e os LEDs juntamente com R4 por uma lâmpada de até 500 mA. Neste caso o transistor deve estar em radiador de calor e o circuito deve ser alimentado por fonte.

O eletrodo consiste em três chapinhas de metal (que podem ser três regiões cobreadas de uma placa de circuito impresso) as quais são ligadas ao circuito por fios que não devem ter mais de meio metro de comprimento. A alta impedância do circuito o torna bastante sensível a captação de zumbidos.

O circuito tem dois ajustes: frequência e sensibilidade que devem ser feitos experimentalmente em função da condutividade da pele dos dedos do pesquisado a qual pode variar bastante em função de diversos fatores.

O circuito pode ser alimentado por 4 pilhas pequenas ou ainda uma bateria de 9 volts e em lugar de dois LEDs, se o leitor preferir pode usar apenas um.

Uma possibilidade interessante advinda do uso de dois LEDs consiste numa montagem em um óculos de relaxamento, mostrada na figura 7.

 

Óculos-hipnótico ou de relaxamento para o circuito 1
Óculos-hipnótico ou de relaxamento para o circuito 1

 

Obs: este recurso nunca deve ser utilizado em pessoas que sofram de epilepsia.

 

O circuito pode ser encerrado numa pequena caixa plástica e seu uso é muito simples.

 

USO

A pessoa pesquisada deve apoiar três dedos de uma mão nos eletrodos e em seguida com a outra mão deve ajustar os dois controles (P1 e P2) para que as piscadas dos LEDs fiquem no mesmo ritmo que se deseja induzir.

Por exemplo, para o ritmo alfa ajustam-se estes controles para que os LEDs produzam entre 4 e 7 piscadas por segundo.

Em seguida, controlando a pressão dos dedos sobre os LEDs o pesquisado deve tentar modificar a velocidade das piscadas para que ela fique numa frequ6encia que lhe pareça agradável ou que o leve ao relaxamento. Experiências alterando o capacitor C1 podem ser feitas se esta condição se tornar difícil de alcançar.

 

Semicondutores:

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

Q2 - BC548 ou BD135 - transistor NPN - ver texto

LED1, LED2 - LEDs comuns de qualquer cor

 

Resistores: (1/8W, 5%)

R1, R3 - 1 k Ω

R2 - 100 k Ω

P1, P2 - 4,4 M Ω - potenciômetros

 

Capacitor:

C1 - 100 nF a 470 nF - cerâmico ou poliéster

 

Diversos:

S1 - Interruptor simples

B1 - 6 ou 9V - 4 pilhas ou bateria

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, eletrodos, fios, solda, botões para os potenciômetros, etc.

 

Circuito 2 - Biofeedback Sequencial

A ideia básica deste circuito é acionar uma sequência de 10 leds com velocidade que deve ser controlada pela pressão dos dedos num eletrodo ou ainda pela tensão que seja obtida de eletrodos fixado na pele, em plantas, etc.

O único ajuste é o de sensibilidade, mas pode ser agregado um controle de frequência básico que consiste num potenciômetro de 1 M Ω entre o coletor e o emissor de Q1.

Na figura 8 temos o diagrama completo deste biofeedback.

 

Biofeedback sequencial (circuito 2)
Biofeedback sequencial (circuito 2)

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 9.

 

A alimentação é feita com 4 pilhas comuns e o conjunto pode ser instalado numa caixa plástica. Os eletrodos para operação com a pressão dos dedos pode ser o mesmo sugerido na montagem anterior com a diferença de que neste caso temos apenas duas chapinhas de metal.

 

USO

Apóie os dedos sobre os eletrodos e ajuste P1 até que os LEDs comecem a correr numa frequência que corresponda ao ritmo desejado, por exemplo de 4 a 7 vezes por segundo para o ritmo alfa.

Se não conseguir a faixa de frequências desejada altere o valor de C1 até 220 nF ou mesmo 10 µF.

Depois, tente controlar a velocidade dos LEDs pela pressão observando-os de modo concentrado até obter o completo relaxamento.

Para experiências com plantas ou outros seres que exijam maior sensibilidade de entrada use um potenciômetro de 10 M Ω e eventualmente ligue dois transistores na configuração Darlington.

 

Semicondutores:

CI-1 - 555 - circuito integrado

CI-2 - 4017 - circuito integrado

Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral

LED1 a LED10 - LEDs comuns de qualquer cor

 

Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 100k Ω

R2, R3 - 10 k Ω

R4 - 1 k Ω

P1 - 4,7 M Ω - potenciômetro

 

Capacitores:

C1 - 1 a 4,7 µF/12 V - eletrolítico

C2 - 100 µF/12 V - eletrolítico

 

Diversos:

S1 - Interruptor simples

B1 - 6 V - 4 pilhas pequenas

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, eletrodos, fios, botões para os potenciômetros, etc.

 

Circuito 3 - Biofeedback digital - Com interface para PC

Nosso terceiro projeto é apresentado em duas versões: a primeira excita um conjunto de LEDs de tal forma que seu acendimento representa um valor digital de 0 a 256 ou seja, binário de 8 dígitos enquanto que a segunda aplica valores binários de 0 a 256 na porta paralela do PC de modo a controlar um programa de feedback.

Os dois circuitos são baseados no conversor A/D (Analógico-Digital ADC0804 da National que se caracteriza por uma boa velocidade de operação e saída de 8 bits (com 256 valores binários possíveis).

O primeiro circuito, excitando LEDs é mostrado na figura 10.

 

Biofeedback com ADC (circuito 3)
Biofeedback com ADC (circuito 3)

 

 

O valor binário apresentado pelos LEDs vai depender da pressão dos dedos nos eletrodos ligados entre A e B. A velocidade de amostragem depende de C1 e R2 quanto que a faixa operacional é ajustada tanto por P1 como por P1.

O interruptor S1 serve para paralisar a amostragem, caso o leitor deseje ter uma indicação de valor em determinado instante.

A alimentação pode ser feita por uma fonte externa de 7 a 25 volts e como o circuito precisa de poucos miliamperes o circuito integrado regulador de tensão usado não precisa de radiador de calor.

A placa de circuito impresso para este circuito é mostrada na figura 11.

 

Sugestão de placa do circuito 3
Sugestão de placa do circuito 3

 

 

O conjunto cabe facilmente numa pequena caixa juntamente com a fonte e os eletrodos são do mesmo tipo usado nos projetos anteriores. O ponto X pode ser usado para operação com eletrodo triplo, caso o leitor deseje.

Para a segunda versão, mostrada na figura 12 temos o acoplamento à porta paralela feito por um conector de 25 pinos apropriado.

Na figura 12 temos o diagrama desta versão do aparelho.

 

ersão do circuito 3 para interfacear com o PC
ersão do circuito 3 para interfacear com o PC

 

 

A alimentação de 5 volts pode ser retirada do próprio computador com que ele vai funcionar já que seu consumo, sendo baixo, não deve causar qualquer sobrecarga à fonte.

Na figura 13 temos a placa de circuito impresso usada neste projeto.

 

Sugestão de placa do interfaceamento.
Sugestão de placa do interfaceamento.

 

 

O programa de captura e tratamento dos dados pode ser feito em Quickbasic, Visual Basic ou mesmo Delphi, dependendo apenas da imaginação de cada leitor determinar o que ele deve produzir em termos de realimentação acústica ou visual.

 

a) projeto com LEDs

Semicondutores:

CI-1 - ADC0804 - Conversor analógico-digital - circuito integrado

CI-2 - 7805 - regulador de tensão - circuito integrado

Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

LED1 a LED8 - LEDs vermelhos comuns

 

Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 100 k Ω

R2, R3 - 10 k Ω

R4 a R11 - 330 Ω

P1 - 1 M Ω - potenciômetro

P2 - 47 k Ω - potenciômetro

 

Capacitores:

C1 - 220 pF - cerâmico ou styroflex

C2 - 100 µF/6V - eletrolítico

 

Diversos:

S1 - Interruptor simples

Placa de circuito impresso, eletrodos, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 

b) projeto de Interface PC

Semicondutores:

CI-1 - ADC0804 - conversor A/D - circuito integrado

Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral

 

Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 100 k Ω

R2 - 10 k Ω

P1 - 1 M Ω - potenciômetro

P2 - 47 k Ω - potenciômetro

 

Capacitores:

C1 - 220 pF - styroflex ou cerâmico

C2 - 10 µF/12 V - eletrolítico

C3 - 100 nF - cerâmico

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, conector para porta paralela do PC, eletrodos,, botões para os potenciômetros, fios, solda, etc.

 


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