Towards a system-paced near-infrared spectroscopy brain–computer interface: differentiating prefrontal activity due to mental arithmetic and mental singing from the no-control state
Notice bibliographique
Résumé
Near-infrared spectroscopy (NIRS) has recently been investigated as a non-invasive brain-computer interface (BCI) for individuals with severe motor impairments. For the most part, previous research has investigated the development of NIRS-BCIs operating under synchronous control paradigms, which require the user to exert conscious control over their mental activity whenever the system is vigilant. Though functional, this is mentally demanding and an unnatural way to communicate. An attractive alternative to the synchronous control paradigm is system-paced control, in which users are required to consciously modify their brain activity only when they wish to affect the BCI output, and can remain in a more natural, 'no-control' state at all other times. In this study, we investigated the feasibility of a system-paced NIRS-BCI with one intentional control (IC) state corresponding to the performance of either mental arithmetic or mental singing. In particular, this involved determining if these tasks could be distinguished, individually, from the unconstrained 'no-control' state. Deploying a dual-wavelength frequency domain near-infrared spectrometer, we interrogated nine sites around the frontopolar locations (International 10-20 System) while eight able-bodied adults performed mental arithmetic and mental singing to answer multiple-choice questions within a system-paced paradigm. With a linear classifier trained on a six-dimensional feature set, an overall classification accuracy of 71.2% across participants was achieved for the mental arithmetic versus no-control classification problem. While the mental singing versus no-control classification was less successful across participants (62.7% on average), four participants did attain accuracies well in excess of chance, three of which were above 70%. Analyses were performed offline. Collectively, these results are encouraging, and demonstrate the potential of a system-paced NIRS-BCI with one IC state corresponding to either mental arithmetic or mental singing.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».