Alfa o Ritmo do Momento ou Biofeedback (PN023)

O que existe entre a mente humana e a eletrônica? Investigue os mistérios da mente com um aparelho eletrônico especial. Você poderá fazer suas próprias experiências de concentraçã0, relaxamento, meditação transcendental e parapsicologia com o aparelho que descrevemos neste artigo. Os mistérios da produção dos ritmos do cérebro, como o ritmo alfa, podem ser revelados pelo piscar de uma lâmpada.

Os mistérios da mente explorados com a ajuda da eletrônica oferecem um fascinante campo de trabalho para muitos pesquisadores.

Entretanto, por mais simples que possa parecer, não basta a simples ligação de eletrodos a um indivíduo para que possamos estudar ,o que se passa em seu interior.

Além de haver o perigo de aplicações indevidas de potenciais que possam ser perigosos a sua integridade existe ainda o problema de se saber o que captar com estes eletrodos e o que fazer nas experiências.

O biofeedback é atualmente um dos métodos de se integrar à eletrônica ao indivíduo com experiências interessantes e que permitem não só a observação imediata dos seus efeitos como também a possibilidade dele próprio controlar a experiência.

Esta possibilidade interessante é que pretendemos levar aos nossos leitores interessados em eletrônica e biologia.

Além das experiências que podem ser feitas com relaxamento profundo, meditação transcendental, parapsicologia, até mesmo animais podem ser analisados e mesmo plantas.

Basicamente o que oferecemos ao leitor é a possibilidade de controlar as pulsações de uma lâmpada em velocidade que se aproxima dos ritmos alfa e com isso obter um relaxamento quase total (figura 1).

Figura 1 – Princípio de funcionamento

O aparelho é simples e pode ser manejado com facilidade. Sua sensibilidade permite sua ligação até mesmo em plantas e com total segurança.

Todos os componentes podem ser conseguidos com facilidade de modo que mesmo aqueles que não tenham qualquer experiência em eletrônica poderão montá-lo.

Com isso colocamos aos leitores pesquisadores não eletrônicos a possibilidade de ter um interessante equipamento de pesquisa. Basta seguir as instruções que daremos e usar os componentes recomendados para que o aparelho funcione perfeitamente.

O QUE É O BIOFEEDBACK

Os estados emocionais e físicos de um indivíduo provocam também a manifestação de fenômenos elétricos. A contração de músculos, a concentração numa tarefa ou o relaxamento são responsáveis pelo aparecimento de tensões elétricas que podem ser acusadas com certa facilidade por instrumentos eletrônicos sensíveis (figura 2).

Figura 2 – Detectando atividade física num músculo

Além das tensões elétricas que se manifestam existem ainda as mudanças de resistência da pele que são justamente aproveitadas para o funcionamento dos denominados detectores de mentiras.

As alterações destes potenciais ou resistências detectadas externamente servem apenas para se ter uma ideia do que se passa em nosso organismo, que é muito mais importante agora.

Estas variações de potenciais indicam que sempre que uma ação ocorre em nosso organismo, seja para contrair um músculo ou para distendê-lo ao mesmo tempo volta ao nosso cérebro uma informação sobre o modo como esta ação está sendo executada.

Quando apertamos um objeto para quebrá-lo, ao mesmo tempo em que os músculos recebem a ordem de contração do cérebro, o cérebro recebe dos órgãos do tato a informação sobre a pressão que está sendo executada num processo de retorno, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – o funcionamento do músculo

Em muitos processos, o processo de retorno natural da informação é insuficiente para possibilitar com facilidade um controle do que se passa.

É o que ocorre no relaxamento onde qualquer ruído ambiente; qualquer distração impossibilita a descontração total, e isso só é conseguido com um treinamento muito grande que permite obter altos graus de concentração.

Esta concentração pode ser obtida com mais facilidade se o cérebro do indivíduo tiver um retorno reforçado, um retorno que impossibilite a ação de fatores que o distraiam conseguindo-se com isso os efeitos desejados.

O que temos é então uma realimentação de sinal que permita que o indivíduo receba de volta informações sobre uma determinada ação. Esta ação pode ser uma tensão muscular, um relaxamento ou qualquer outra coisa que se pretenda.

Este processo de realimentação ou feedback com indivíduos ou mesmo animais e plantas oferece um campo interessante de pesquisa (figura 4).

Figura 4 – Processo de realimentação

Como a realimentação é um reflexo de um processo que ocorre no indivíduo e pode ser detectado facilmente, externamente, o pesquisador tem um acesso muito›maior ao pesquisado e não é só, permite que o próprio pesquisado também controle a experiência.

Alguns exemplos de onde o biofeedback tem sido usado mostra aos leitores suas inúmeras possibilidades.

O primeiro aparelho, mostrado na figura 5, é formado por um sensível amplificador operacional de muito alta impedância de entrada o qual é ligado a um instrumento indicador.

Figura 5 – Circuito com amplificador operacional

Na entrada deste amplificador são ligados eletrodos que vão ao paciente.

As variações de potencial produzidas pelas contrações musculares deste paciente são acusadas pelo instrumento e, portanto, vistas pelo mesmo. Com isso ele pode concentrar-se no sentido de forçar o instrumento a determinados tipos de deflexão.

Na figura 6 temos um caso em que o aparelho é ligado a uma planta de modo a detectar variações de resistência ou de potenciais elétricos nas suas células.

Figura 6 – Experimento com planta

Na saída do aparelho temos uma lâmpada que é o meio de fazer a planta "sentir" as suas próprias variações. Experiências no sentido de fazer a planta por si só acender a lâmpada quando precisar de luz tem sido feitas com êxito.

A figura 7 representa justamente o nosso aparelho.

Figura 7 – Nosso projeto

Neste temos na saída uma lâmpada que pisca em intervalos regulares podendo ser controlada por potenciais ou por variações de resistência do próprio paciente.

Com este tipo de circuito o paciente pode conseguir por sua vontade determinados ritmos de acendimento da lâmpada os quais o induzam a um total relaxamento ou a determinados estados de concentração.

Alertamos os leitores que as pesquisas que envolvem o uso deste aparelho devem ser feita com conhecimento do assunto para não haver qualquer tipo de risco para as pessoas envolvidas.

É claro que os leitores que não são profissionais do assunto, mas se interessam por ele podem perfeitamente utilizar o aparelho com animais ou plantas, evidentemente procurando não colocar em risco a sua integridade.

O NOSSO CIRCUITO

Na figura 8 mostramos num diagrama de blocos o nosso biofeedback e explicamos seu funcionamento.

Figura 8 – Diagrama de blocos do nosso circuito

Eletrodos que podem ser colocados na pele do paciente, detectam variações de sua resistência as quais são enviadas a um circuito amplificador sensível.

Este circuito controla a frequência de um oscilador convertendo, portanto, variações lineares de resistência em variações de número de impulsos produzidos. Trata-se, portanto, de um conversor analógico digital que utiliza um transistor unijunção (figura 9).

Figura 9 – O conversor A/D.

Neste circuito a frequência básica dos impulsos produzidos é determinada pelo capacitor C. De modo a obtermos duas faixas de impulsos que podem ser aplicadas em experiências diversas, são utilizados dois capacitores diferentes os quais podem ser trocados pelo simples acionamento de uma chave.

Os impulsos deste circuito que variam na proporção de 1 a cada 2 ou 3 segundos para o funcionamento mais lento até 4 ou 5 por segundo no funcionamento mais rápido são usados para disparar um SCR.

O SCR (diodo controlado de silício) funciona como um interruptor que pode ser usado para acionar uma lâmpada, ou se o leitor preferir, uma campainha.

Este é, portanto, o elo final do aparelho que fornece o sinal de realimentação ao paciente.

Uma característica importante do aparelho é a segurança de seu funcionamento. O circuito é alimentado pela rede local, estando portanto sujeito a potenciais elevados e perigosos.

Para evitar o problema de choques, os eletrodos são ligados ao circuito por meio de resistências de valores muito altos que funcionam com limitadores de corrente.

Com estas resistências, a corrente que circula pelos eletrodos e, portanto, pelo paciente é reduzida a um valor muito baixo, insuficiente para causar choques e, portanto, apresentar perigos.

É claro que, mesmo havendo esta proteção, deve-se tomar o máximo cuidado com o seu uso, conforme explicaremos oportunamente.

O MATERIAL

Os componentes utilizados nesta montagem são todos comuns podendo ser conseguidos com facilidade nas casas de materiais eletrônicos. Alguns componentes poderão inclusive ser aproveitados de velhos aparelhos abandonados e mesmo improvisados.

O leitor precisará para a parte mecânica da montagem, de uma caixa apropriada que, preferivelmente deve ser de material não condutor (plástico ou madeira). (figura 10)

Figura 10 – Caixa para a montagem

A montagem dos componentes pode ser feita numa ponte de terminais (versão mais simples) que pode ser adquirida em qualquer casa de componentes, servindo como “chassi", ou então em placa de circuito impresso caso em que o leitor deve ter os recursos para sua elaboração (caneta especial, percloreto, furadeira, etc.).

A versão em ponte de terminais é a recomendada para os menos experientes.

Os componentes devem seguir as especificações da lista havendo, entretanto, algumas possibilidades de se empregar equivalentes.

O SCR, por exemplo, originalmente é do tipo MCR106 para 200 V se a tensão de sua rede for de 110 V e para 400 V se a tensão de sua rede for de 220V.

Os únicos equivalentes admitidos para este componente são os SCR do tipo IR106, TIC106 ou C106 para as tensões indicadas.

Não use qualquer outro equivalente pois o aparelho poderá não funcionar. A utilização de um SCR impróprio fará com que a lâmpada L1 não pisque permanecendo acesa constantemente.

O transistor unijunção é do tipo 2N2646 em função do qual são feitos os desenhos de montagem. Podem ser usados equivalentes mas o leitor deve verificar a disposição dos terminais destes.

Os diodos D1 e D2 podem ser de qualquer tipo com corrente a partir de 500 mA e tensão superior a 100 V. Utilizamos no protótipo o 1N4002 mas podem ser usados os seguintes: 1N4003, 1N4004, 1N4005, etc., BY126 e BY127.

Escolha o de menor custo que tiver na sua loja.

O transistor Q2 é um NPN de silício para uso geral. Optamos pelo BC548, mas são os seguintes equivalentes que podem ser usados: BC237, BC238 e BC547.

Temos dois tipos de resistores nesta montagem Os de fio, de maior dissipação que apresentam valores distintos conforme a ligação do aparelho seja feita na rede de 110 ou 220 V, e os de carbono ou carvão que são todos de 1/8 W com qualquer tolerância até 20%.

Estes componentes têm valores padronizados não havendo, portanto, dificuldade para serem conseguidos.

São usados capacitores de dois tipos: os eletrolíticos que devem ter tensões de trabalho de pelo menos 25 V e os de poliéster ou cerâmica que devem ter tensões de trabalho acima de 50 V. C2 e C3 podem ter seus valores diferentes dos recomendados na lista caso o leitor deseje alterar o ritmo das piscadas da lâmpada.

Valores maiores implicam em menor velocidade.

Temos ainda o potenciômetro P1.Trata-se de um tipo comum sem chave de 4,7 M. Valores próximos deste podem ser usados caso o leitor tenha dificuldade em obtê-lo. Este componente controla a sensibilidade de entrada do circuito.

A chave S1 é um interruptor simples, de qualquer tipo, que serve para ligar e desligar o aparelho, enquanto que S2 é uma chave de 2 polos x 2 posições, usada pela metade para fazer a comutação dos capacitores de tempo.

Completa o material a lâmpada incandescente com suporte cuja potência pode variar de 5 à 15 W. Lâmpadas coloridas são especialmente recomendadas para esta finalidade.

O cabo de alimentação que pode ser adquirido completo e peças adicionais como os jaques para os eletrodos, fios, solda, etc. Os eletrodos serão construídos pelo montador conforme instruções dadas oportunamente.

MONTAGEM

Para a montagem o leitor deve usar um soldador de pequena potência (máximo 30 W) e ponta fina. Ferramentas adicionais são o alicate de corte lateral, alicate de ponta, chave de fenda, etc.

Na figura 11, damos o circuito completo do biofeedback com os valores dos componentes.

Figura 11 – Circuito completo

Se o leitor escolher a versão em ponte de terminais deve orientar-se pela figura 12.

Figura 12 – Versão em ponte de terminais

Se a versão escolhida for em placa de circuito impresso seu desenho é dado na figura 13.

Figura 13 – Versão em placa de circuito impresso

Se a montagem for feita em ponte de terminais, esta deverá ser fixada na caixa após a soldagem dos componentes. Do mesmo modo, deve-se prever o modo de fixação da placa de circuito impresso na caixa após a soldagem dos componentes.

Damos a seguir a sequência de operações e cuidados que devem ser tomados tanto na versão em ponte de terminais como em placa de circuito impresso.

a) Aqueça bem o ferro de soldar e estanhe sua ponta, isto é, molhe-a com solda depois de limpá-la com uma esponja de aço ou lima.

A placa de circuito impresso, ou ponte de terminais, já deverá estar pronta para receber todos os componentes.

b) Solde em primeiro lugar o SCR observando que este componente tem posição certa de colocação. Na versão em ponte o lado metálico deve ficar voltado para baixo. Na versão em placa a posição é mostrada no desenho.

c) Solde os resistores de fio R1 e R2. Veja os valores se estão corretos, e na versão em ponte de terminais deixe os fios de ligação destes componentes no comprimento mostrado no desenho, pois estes ajudam a dissipar o calor gerado pelo aparelho quando em funcionamento.

Na versão em placa os resistores devem ficar 1 ou 2 mm afastados das mesmas quando montados, conforme mostra a figura 14.

Figura 14 – Posicionamento dos resistores

d) Solde o transistor unijunção observando sua posição que é dada pelo ressalto em seu invólucro. Faça esta operação rapidamente para que o calor não o danifique.

e) Solde o transistor Q1. Veja a posição dada pelo lado chato de seu invólucro.

f) Para soldar oS diodos D1 e D2 você deve observar a posição do anel em seu invólucro. Os terminais podem ser cortados curtos tanto na versão em ponte como em placa.

g) Solde os demais resistores tomando cuidado para não confundi-los. Veja na lista de material cada um.

h) Na soldagem dos capacitores o leitor além de observar os seus valores deve também tomar cuidado com a polaridade, marcada no invólucro dos eletrolíticos. Se sua montagem for em ponte de terminais, faça as interligações usando fios de capa plástica flexíveis ou rígidos. Cuidado para não esquecer nenhuma ligação.

Completada a soldagem dos componentes na ponte ou placa, os componentes externos devem ser conectados Você já poderá fixá-los na caixa para colocar os fios em comprimento apropriado. Para a lâmpada você terá duas opções: fazer a ligação direta do fio ao seu soquete ou então usar uma tomada especial na caixa.

a) Comece então com a ligação do potenciômetro, usando para este componente fios não muito longos. Veja a posição das ligações de modo que seja obtido as aumento de sensibilidade com seu movimento para a direita.

b) Faça a ligação da chave reversível S2 e do interruptor S1.

c) Ligue os plugues tipo banana onde serão conectados os eletrodos. Use fios fino de capa plástica os mais curtos possíveis para esta finalidade e não esqueça na versão em ponte de ligar os resistores R9 e R10. Na versão em placa, estes componentes já estão soldados.

d) Solde o cabo de alimentação.

Terminada a montagem antes de fazer a prova de funcionamento você deve confeccionar os eletrodos.

Temos duas opções que são mostradas na figura 15.

Figura 15 – Os eletrodos

A primeira é feita com uma placa de circuito impresso ou se o leitor desejar o contacto de duas mãos, com duas placas separadas. A segunda é feita utilizando-se dois pedaços de lata ou folhas de cobre coladas ou pregadas numa base de material isolante como, por exemplo, madeira.

Os fios de ligação dos eletrodos ao aparelho não devem ter mais do que meio metro e nas suas pontas devem ser soldados os pinos banana.

Com os eletrodos prontos, confira toda a montagem para depois fazer uma prova de funcionamento.

PROVA E USO

Coloque no receptáculo uma lâmpada de 5 à 15 W comum de acordo com a tensão de sua rede (110 ou 220 V).

Acione S1 depois de ligar os plugues dos eletrodos. Ajuste o potenciômetro até que a lâmpada comece a piscar. Se a chave S2 estiver na posição que conecta o capacitor de 1uF as piscadas serão rápidas e se a chave estiver na posição que conecta o capacitor de 4,7 µF as piscadas serão mais lentas.

Ajuste vagarosamente o potenciômetro até o ponto em que as piscadas tornam-se muito lentas ou param. Coloque então a mão ou as pontas dos dedos nos eletrodos (figura 16).

Figura 16 - Ajustando

O contacto destes deverá fazer com que a lâmpada comece a piscar.

Faça um novo ajuste do potenciômetro para reduzir ao máximo a velocidade das piscadas.

Você verá que, conforme a pressão de sua mão nos eletrodos ocorrem variações da velocidade das piscadas da lâmpada.

Para usar a. aparelho proceda do seguinte modo:

Uma vez ajustado para operar segundo dito anteriormente, sente-se numa cadeira apoiando suas mãos no eletrodo. Procure relaxar ao máximo é sem mexer o braço ou a mão faça com que o ritmo das piscadas da lâmpada se modifiquem segundo sua vontade.

Quando isso acontecer você terá conseguido um controle completo de si mesmo, com um relaxamento profundo.

Para usar o aparelho em plantas, os eletrodos podem ser pequenas peças de metal que serão colocadas em contacto com a folha ou outro ponto da mesma com a ajuda de pregador de roupas, conforme mostra a figura 17.

Figura 17 – Usando em plantas

Para cada tipo de planta estudada existe um ponto ideal de ligação.