选择从第四届国际会议论文Bioinspired系统信号处理和认知
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研究文章|
阿德里安·Combaz Nikolay诉Manyakov Nikolay Chumerin,马克·m·范Hulle
分类方法的比较P300脑机接口对残疾人的主题
Nikolay诉Manyakov,
1公司voor神经- en Psychofysiologie K.U.鲁汶大学Gasthuisberg,设计2,1021路公车,Herestraat 49岁的比利时鲁汶b - 3000
文摘
我们报告在测试思维输入模式基于P300脑机接口(BCI)一群肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),大脑中动脉(MCA)中风,和蛛网膜下腔出血(SAH)患者,患有运动和语言障碍。我们调查了打字准确性考虑到个别病人的障碍,以及它如何与所使用的类型的分类器。我们认为7类型的分类器,线性以及非线性的,发现,总体而言,一种类型的线性分类器产生一个更高的分类精度。除了分类器的选择,我们还建议和讨论的建议时要考虑建立一个残疾人P300-based打字系统主题。
1。介绍
研究<我>脑-机接口我>(bci)近年来发展一个巨大的(<一个href="#B1">1一个>),甚至被大众媒体。尽管已经做了很多研究在入侵bci,导致大脑植入物直接解码神经活动,主要是动物测试,无创性bci,例如,基于<我>测量我>(EEG)记录主题的头皮,最近喜欢一个增加的可见性,因为他们不需要任何外科手术,,因此可以更容易在人类身上进行测试。已经被描述在文献中几种无创性BCI范例,但我们专注于依赖<我>与事件相关电位我>(erp,刻板的电生理反应内部或外部刺激(<一个href="#B2">2一个>])。
gydF4y2Ba其中一个最是P300探讨ERP组件。它可以检测到主题时显示两种类型的事件有一个发生更经常比其他(“罕见事件”)。罕见事件引出ERP组成的一个增强的正向信号组件的延迟大约300毫秒后刺激发病(<一个href="#B2">2一个>]。为了检测erp,实验记录通常是不够的,并记录在几个试验需要平均:记录信号的叠加活动相关的刺激和所有其他正在进行的大脑活动与噪音。平均,活动时间锁定到一个已知的事件(例如,参加刺激的发病)提取作为ERP,而不是刺激发病相关的活动预计将平均。ERP信号越强,就越少需要试验,和<我>反之亦然我>。
gydF4y2Ba已经被越来越多的兴趣ERP检测问题,目睹的增加bci,依赖它的可用性。一个臭名昭著的例子是P300拼字(<一个href="#B3">3一个>),科目类型电脑荧幕上的文字。这个应用程序满足BCI的主要目标,即提高神经受损的患者的生活质量等病态的肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),脑部中风,脑/脊髓损伤、脑性瘫痪、肌肉萎缩症等等。但是,因为它主要是BCI研究一样,P300 BCI主要被测试<我>健康的我>科目。只有很少的尝试了<我>病人我>(
gydF4y2Ba此外,不同P300分类器的性能比较,健康受试者,和他们的结果被发现在某种程度上存在分歧。在[<一个href="#B10">10一个>),比较几个分类器(皮尔森相关法,Fisher线性判别分析(LDA),逐步线性判别分析(SWLDA),线性支持向量机(SVM)和高斯核支持向量机(nSVM))进行8健康受试者。结果表明:SWLDA和LDA呈现最佳的总体性能。在[<一个href="#B11">11一个>),这是表明,线性支持向量机中,高斯核支持向量机,多层感知器,费舍尔LDA,和内核Fisher判别,与LDA实现最佳的性能。基于这些研究,尽管不同的分类器被使用,我们可以得出这样的结论:线性分类器的工作比非线性的,至少对P300 BCI在健康受试者的情况下。这句话也被其他研究人员(如支持<我>。我>,(
gydF4y2Ba根据这个,因为从未进行病人分类器比较,它仍然是一个悬而未决的问题是最好的分类器在这种情况下。这确实是一个重要的问题,因为从健康受试者和患者P300反应可以完全不同<一个href="#B5">5一个>]。因此,比较的结果为病人健康受试者可能不是有效的。
gydF4y2Ba在本文中,我们报告的测试执行一组(部分)残疾患者患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),大脑中动脉(MCA)中风,和蛛网膜下腔出血(SAH)。除了上面提到的分类器,我们也添加两个线性的(即<我>。我>贝叶斯线性判别分析和基于特征提取的方法),因为他们已经被使用在P300 bci [<一个href="#B7">7一个>,
2.1。脑电图数据采集
我们的录音进行的一个原型<我>微型我>脑电图记录装置,<我>无线我>与一个u盘接收器(数字<一个href="//www.newsama.com/journals/cin/2011/519868/fig1/" target="_blank">1(一)一个>和<一个href="//www.newsama.com/journals/cin/2011/519868/fig1/" target="_blank">1 (c)一个>)。原型是由<我>我米ec我>(
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我们使用相同的视觉刺激范式在第一P300-based拼字,引入Farwell和Donchin (<一个href="#B3">3一个>:一个矩阵
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