時空間特徴融合脳波仮想チャネル信号生成ネットワークとその不安評価への応用

時空間特徴融合脳波仮想チャネル信号生成ネットワークとその不安評価への応用

なぜ重要か: 企業や社会への影響が見込まれ、一般メディアにも波及する可能性があります。

ソースを読む(export.arxiv.org)

arXiv:2509.19334v1発表タイプ:クロス

要約:本研究は、携帯型EEGデバイスにおけるチャネル数の制限と情報収集の不足という問題に対処するため、新規の时空特徴融合戦略を用いたEEG仮想チャネル信号生成ネットワークを提案する。4つの前頭葉チャネルからのEEG信号に基づき、他の13の重要な脳領域の仮想チャネルEEG信号を生成することを目的とする。ネットワークのアーキテクチャは二次元畳み込みニューラルネットワークであり、時間領域と空間領域の特徴抽出を行う並列モジュールと、特徴融合モジュールを含む。構築したネットワークの検証には、119名の被験者からの多チャネルEEG信号を含む公開データベースPRED+CTを用いた。その結果、生成された仮想チャネルEEG信号と元の現実信号との平均相関係数は0.6724、平均絶対誤差は3.9470であった。さらに、13個の仮想チャネルEEG信号を元の4脳領域のEEG信号と組み合わせて、サポートベクターマシンを用いた不安分類に用いた。その結果、構築したネットワークによって生成された仮想EEG信号は、現実チャネルEEG信号と高い整合性を示すだけでなく、不安分類のための機械学習アルゴリズムの性能を大幅に向上させることが示された。本研究は、チャネル数の少ない携帯型EEGデバイスの情報収集不足の問題を効果的に軽減する。

原文(英語)を表示

Title (EN): A Spatio-Temporal Feature Fusion EEG Virtual Channel Signal Generation Network and Its Application in Anxiety Assessment

arXiv:2509.19334v1 Announce Type: cross
Abstract: To address the issue of limited channels and insufficient information collection in portable EEG devices, this study explores an EEG virtual channel signal generation network using a novel spatio-temporal feature fusion strategy. Based on the EEG signals from four frontal lobe channels, the network aims to generate virtual channel EEG signals for other 13 important brain regions. The architecture of the network is a two-dimensional convolutional neural network and it includes a parallel module for temporal and spatial domain feature extraction, followed by a feature fusion module. The public PRED+CT database, which includes multi-channel EEG signals from 119 subjects, was selected to verify the constructed network. The results showed that the average correlation coefficient between the generated virtual channel EEG signals and the original real signals was 0.6724, with an average absolute error of 3.9470. Furthermore, the 13 virtual channel EEG signals were combined with the original EEG signals of four brain regions and then used for anxiety classification with a support vector machine. The results indicate that the virtual EEG signals generated by the constructed network not only have a high degree of consistency with the real channel EEG signals but also significantly enhance the performance of machine learning algorithms for anxiety classification. This study effectively alleviates the problem of insufficient information acquisition by portable EEG devices with few channels.

Published: 2025-09-24 19:00 UTC


コメントする