A Fast EEG Forecasting Algorithm for Phase-Locked Transcranial Electrical Stimulation of the Human Brain
Notice bibliographique
Résumé
A growing body of research suggests that non-invasive electrical brain stimulation can more effectively modulate neural activity when phase-locked to the underlying brain rhythms. Transcranial alternating current stimulation (tACS) can potentially stimulate the brain in-phase to its natural oscillations as recorded by electroencephalography (EEG), but matching these oscillations is a challenging problem due to the complex and time-varying nature of the EEG signals. Here we address this challenge by developing and testing a novel approach intended to deliver tACS phase-locked to the activity of the underlying brain region in real-time. This novel approach extracts phase and frequency from a segment of EEG, then forecasts the signal to control the stimulation. A careful tuning of the EEG segment length and prediction horizon is required and has been investigated here for different EEG frequency bands. The algorithm was tested on EEG data from 5 healthy volunteers. Algorithm performance was quantified in terms of phase-locking values across a variety of EEG frequency bands. Phase-locking performance was found to be consistent across individuals and recording locations. With current parameters, the algorithm performs best when tracking oscillations in the alpha band (8-13 Hz), with a phase-locking value of 0.77 ± 0.08. Performance was maximized when the frequency band of interest had a dominant frequency that was stable over time. The algorithm performs faster, and provides better phase-locked stimulation, compared to other recently published algorithms devised for this purpose. The algorithm is suitable for use in future studies of phase-locked tACS in preclinical and clinical applications.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».