TORTORA GRABOWSKI PDF

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Author:Daigul Kara
Country:Iraq
Language:English (Spanish)
Genre:Sex
Published (Last):17 October 2012
Pages:337
PDF File Size:13.29 Mb
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ISBN:813-2-91079-753-9
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Wyllian Fressatti. A minha namorada Mnica Zanco Garcia, pela compreenso nos momentos em que estive focado no desenvolvimento do trabalho, pelo carinho, pelo apoio e pelo imenso incentivo, no s no decorrer do trabalho mas em todos os momentos da minha vida.

Ao meu orientador Wyllian Fressatti que acreditou no projeto, pelo empenho e pelo tempo investido no desenvolvimento do projeto, sempre a disposio para sanar minhas dvidas e me dar foras pra enfrentar as dificuldades encontradas no decorrer do trabalho.

A todos os professores do curso, que foram mais que mestres durante estes quatro anos, foram amigos, que sempre valorizaram e deram foras mesmo diante das dificuldades encontradas e sempre se mostraram dispostos a ajudar qualquer que fosse a situao.

Em especial, gostaria de agradecer a Prof. Claudete Werner, pelo reconhecimento e por me guiar da melhor forma possvel no decorrer do curso. Simplicidade complexidade resolvida.

Constantin Brancusi RESUMO As interfaces usurio-mquina so um mecanismo que permite ao ser humano interagir com mquinas de forma amigvel e intuitiva sem que este possua conhecimento tcnico. Os avanos, ao decorrer do tempo, trouxeram benefcios indispensveis para o cenrio atual, algo que parece simples como um mouse ou controle remoto so resultado de anos de pesquisa e ideias que desafiavam o pensamento da poca.

Existem diversos tipos de interfaces que permitem a interao entre o ser humano, entre elas as Interfaces Crebro-Computador, ou apenas ICC. As Interfaces Crebro-Computador comearam a serem pesquisadas por volta dos anos 70, e tiveram uma evoluo extremamente significativa desde ento. Este trabalho apresenta uma reviso bibliogrfica detalhada das ICC, as tecnologias envolvidas e trabalhos relacionados ao assunto.

Traz os conceitos bsicos do funcionamento do sistema nervoso central, como as ondas cerebrais so captadas e interpretadas utilizando EEG Eletroencefalografia e os conceitos bsicos de eletrnica que tornam isso possvel. Apresenta uma aplicao utilizando o headset EPOC desenvolvido pela Emotiv Systems em conjunto com a plataforma Arduino, que permite ao usurio interagir com um computador e com um hardware pr-programado a partir de uma Interface Crebro-Computador.

ABSTRACT User-machine interfaces are a mechanism that allows humans to interact with machines so friendly and intuitive that it possesses no technical knowledge. Over the time, have benefits necessary for the current scenario, something that seems as simple as a mouse or remote control are the result of years of research and ideas that challenged the thinking of the time.

There are several types of interfaces that allow interaction between human beings, including the Brain-Computer Interfaces, or just BCI. The Brain-Computer Interfaces began to search around for 70 years, and had an extremely significant development since then.

This paper presents a detailed review of the BCI, the technologies involved and related to the subject. Bring the basics of the functioning of the central nervous system, such as brain waves are captured and interpreted using EEG Electroencephalography and the basics of electronics that make this possible. Presents an application using the headset developed by Emotiv EPOC in conjunction with the Arduino platform, which allows the user to interact with a computer and hardware with a pre-programmed using a Brain-Computer Interface.

COM; ORG; US; Sero apresentados alguns dos conceitos bsicos e as tecnologias que envolvem as Interfaces Crebro-Computador, assim como as justificativas do trabalho, juntamente com os objetivos e o enunciado dos problemas e das hipteses.

Ao final do capitulo, est presente uma detalhada explicao sobre a metodologia utilizado no desenvolvimento da pesquisa e as limitaes do projeto. Com a evoluo da computao, novos recursos e tecnologias foram surgindo, e aps anos de experimentaes em animais as primeiras prteses foram testadas em humanos em meados dos anos Os avanos na rea de ICC tm alcanado resultados surpreendentes nos ltimos anos.

Um dos maiores pesquisadores do mundo na rea de ICC o brasileiro Miguel Nicolelis, que possui diversas publicaes e projetos na rea, como por exemplo, em meados dos anos em conjunto com outros pesquisadores, conseguiu que um macaco movimentasse um brao rob utilizando uma Interface Crebro Computador, o Figura 1 mostra o brao rob sendo controlado por um macaco.

Estas interfaces podem ser invasivas, parcialmente invasivas ou no invasivas, basicamente os mtodos invasivos consistem em capturar a atividade neural inserindo um eletrodo ou dispositivo dentro do crnio, mais prximo ao encfalo, como exemplificado na Figura 2, j os mtodos no invasivos utilizam tcnicas que dispes eletrodos sobre o couro cabeludo da pessoa, o que os tornam mais seguros. FIGURA 2 - Interface utilizando um mtodo invasivo HowStuffWorks; 17 O presente projeto, visa desenvolver uma aplicao que faz uso de tcnicas no invasivas, a partir de EEG Eletroencefalografia , e que permita ao usurio interagir com o computador de forma satisfatria e intuitiva utilizando uma Interface Crebro Computador.

Ser desenvolvida uma aplicao, utilizando mtodos no invasivos a partir de um projeto j existente, que permita ao usurio interagir com o computador por meio de uma Interface Crebro Computador que capta e interpreta os registros de EEG Eletroencefalografia. O presente trabalho consiste em apresentar as Interfaces Crebro Computador de forma a divulgar a proposta aumentando o nmero de pesquisadores e pesquisas no meio acadmico, e aumentando as formas de interao dos usurios que possuem limitaes motoras com o computador.

Outro fator a considerar que muitas interfaces utilizam mtodos invasivos, porm estes, alm de apresentar riscos ao usurio so muito complexos. O trabalho ser organizado da seguinte forma: O capitulo dois aborda os conceitos bsicos sobre a fisiologia e funcionamento do sistema nervoso, assim como conceitos sobre o funcionamento e registro de ondas cerebrais utilizando EEG.

O capitulo trs apresenta alguns conceitos bsicos de eletrnica, como definies e noes de eletricidade e como estes so utilizados no registro de ondas cerebrais. O capitulo quatro traz uma abordagem detalhada sobre ondas cerebrais, apresenta os conceitos e os fundamentos, assim como os tipos de ondas. Introduz o conceito e funcionamento do EEG analgico e o digital, suas diferenas, vantagens e desvantagens.

No capitulo cinco realizada uma reviso bibliogrfica sobre os trabalhos e projetos relacionados na rea de ICC. So apresentados os avanos e os projetos que j existem no mercado. O captulo seis apresenta o projeto desenvolvido utilizando o Emotiv Epoc em conjunto com o Arduino para movimentar servo motores utilizando a partir de ondas cerebrais. O capitulo sete traz as concluses e as propostas de trabalhos futuros sobre a pesquisa.

O capitulo a seguir apresentar os conceitos que envolvem o funcionamento do sistema nervoso central e do crebro, alm de conceitos sobre ondas cerebrais e EEG. Para exerccio dessas funes ele coleta informaes de todo o corpo por meio de varias terminaes nervosas sensoriais especializadas na pele, nos tecidos profundos, nos olhos, nos ouvidos, no aparelho do equilbrio e em outros inmeros sensores e transmite essa informao, pelos nervos, para a medula espinhal e o encfalo.

O sistema nervoso considerado como desempenhando trs funes principais: 1 a funo sensorial, 2 a funo integrativa, que inclui os processos de pensamento e a memoria e 3 a funo motora. A Fig. Os pontos correspondentes de quase todas as reas dos dois hemisfrios se interconectam entre si e se comunicam nas duas direes o que permite a comunicao contnua entre eles. A superfcie do crebro apresenta a presena de dobras, chamadas de circunvolues cerebrais, e cada uma delas um giro.

As depresses entre os giros so chamadas de fissuras ou sulcos, sendo as mais profundas denominadas fissuras enquanto na grande maioria delas, menos profundas de sulcos. Quatro das fissuras ou sulcos principais podem ser observadas nas Figuras 4 e 5, so elas: a fissura longitudinal, o sulco central, a fissura lateral e o sulco parietoccipital.

Os lobos maiores so 1 o lobo frontal, 2 o lobo parietal, 3 o lobo occipital, 4 o lobo temporal; o lobo menor chamado de 5 a nsula. O sulco central separa o lobo frontal do lobo parietal.

A fissura lateral delimita o lobo frontal e a parte anterior ao lobo parietal do lobo temporal. E o sulco parietoccipital separa a parte superior do lobo parietal do lobo occipital. A rea onde se encontram os lobos parietal, temporal e occipital a principal rea cerebral para integrao da informao sensorial, com a informao sensorial oriunda do corpo chegando a essa rea por meio do lobo parietal, a informao visual, pelo lobo occipital e a informao auditiva pelo lobo temporal.

Em 22 contraste, o lobo frontal est envolvido principalmente no controle do movimento muscular e em alguns tipos especficos de processo de pensamento. A nsula faz parte do sistema lmbico e responsvel por coordenar algumas emoes e pelo paladar.

A nsula no pode ser vista da superfcie do crebro, pois fica situada na profundidade da fissura lateral.

J a substncia branca formada por feixes de fibras nervosas que saem e chegam substncia cinzenta. O seu aspecto esbranquiado se d devido ao fato das bainhas de mielina das fibras nervosas possurem a colorao branca brilhante. As reas funcionais do crtex cerebral so: 1 a rea motora, 2 a rea sensorial somestsica, 3 a rea visual, 4 a rea auditiva, 5 a rea de Wernicke, 6 a rea para a memoria de curto prazo e a rea pr-frontal.

A Figura 6 apresenta uma ilustrao que mostra as reas do crtex cerebral. A rea motora responsvel por algumas das funes motoras do corpo, como por exemplo o movimento dos lbios. As sensaes somestsicas so as sensaes oriundas do corpo, tais como as de tato, presso, temperatura e dor. A rea visual responsvel pela visual e por interpretar a informao visual. A rea auditiva responsvel pela audio e interpretao, como por exemplo, das palavras e o reconhecimento de msicas.

A rea para memria de curto prazo responsvel pelo armazenamento das memrias de curto prazo. COM; 24 2. Em essncia o tlamo a principal estao transmissora para o trfego de sinais, direcionando esses sinais para os pontos apropriados do crtex cerebral. O hipotlamo responsvel por grande parte do controle do funcionamento interno do corpo. O sistema lmbico atua preferencialmente, no controle de nossas atividades emocionais e comportamentais e exemplificado na Figura 8. BOTTI apud Wikipdia; Outra definio pode ser encontrada na enciclopdia Barsa online BARSA; que sugere que a eletrnica uma cincia fsica que estuda o movimento dos eltrons nos crculos eltricos e as suas aplicaes.

Baseado nisso, o presente captulo traz uma pequena introduo a alguns conceitos bsicos de eletrnica que esto presentes em vrios dispositivos e situaes do nosso cotidiano. Em um fio de cobre, a corrente eltrica formada por minsculas partculas carregadas de carga negativa, denominadas eltrons eles so os portadores da carga eltrica.

NETTO; Se observarmos um fio de cobre, podemos afirmar que os eltrons naturalmente l existem, e vagueiam de forma desordenada, at que uma ao externa proporcione que estes passem a caminhar ordenadamente no fio formando assim a corrente eltrica.

A intensidade dessa corrente depende da quantidade de eltrons que passam por segundo em uma determinada regio desse fio. NETTO; A figura 9 mostra o caminho de uma corrente eltrica atravs de uma lmpada utilizando uma pilha comum. Um exemplo prtico a pilha. A pilha uma clula voltaica que possui dois polos, um polo negativo carregado de eltrons e um polo positivo, o que a pilha faz uma converso de energia, ou seja, ela converte energia qumica que esto armazenadas nas substncias qumicas dentro dela em energia eltrica.

Dessa forma gera uma tenso eltrica que permite aos eltrons caminharem 28 ordenadamente de um ponto ao outro formando assim uma diferena de potencial. A figura 16 mostra como uma corrente eltrica flui partindo do polo negativo at chegar ao polo positivo de uma pilha. Essa grandeza indicada pela letra U e medida na unidade volt, representado pelo smbolo V. A medida utilizada Ohm, representada pelo smbolo. A lei de Ohm a lei fundamental da eletrodinmica, todas as outras leis so deduzidas a partir dela.

Um exemplo utilizado por Netto citado logo abaixo: Se interligarmos diretamente o plo positivo de uma bateria automotiva com seu plo negativo mediante um grosso fio de cobre, iremos conseguir uma corrente eltrica de enorme intensidade durante um curto intervalo de tempo. Em alguns segundos o interior da bateria comear a ferver. Em uma lanterna no acontece isso. Parte do circuito da lanterna limita o fluxo de cargas, mantendo a intensidade da corrente com valores adequados.

Algumas outras partes no afetam substancialmente esse fluxo. A propriedade eltrica dessas partes, umas dificultando o fluxo de cargas e outras no, caracterizam uma grandeza denominada resistncia eltrica. NETTO; 29 3. UOL; Um exemplo prtico o dnamo. Um dnamo um aparelho que converte energia mecnica em energia eltrica, utilizando o conceito de induo eletromagntica. A energia mecnica faz com que o eixo onde se encontra o im seja girado, dessa forma alternando os polos norte e sul na bobina gerando assim energia eltrica.

Abaixo, a figura 10 mostra a foto de um dnamo construdo em As ondulaes desses potenciais eltricos registrados so chamadas de ondas cerebrais. As primeiras imagens grficas foram obtidas pelo alemo Hans Berger em seus estudos sobre psicofsica e psicofisiologia, publicados entre e A principio no teve uma boa aceitao dos seus colegas, entretanto, no decorrer de suas pesquisas outros cientistas passaram a estudar os mtodos e fizeram novas descobertas que contriburam para o reconhecimento da tcnica e dos pesquisadores.

Na dcada de 50 a EEG j estava acessvel nas clinicas mdicas.

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