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Enregistrement W2909338255 · doi:10.1088/1741-2552/ab260c

Deep learning-based electroencephalography analysis: a systematic review

2019· review· en· W2909338255 sur OpenAlexafffund
Yannick Roy, Hubert Banville, Isabela Albuquerque, Alexandre Gramfort, Tiago H. Falk, Jocelyn Faubert

Notice bibliographique

RevueJournal of Neural Engineering · 2019
Typereview
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensUniversité du Québec à MontréalInstitut National de la Recherche ScientifiqueInteraXon (Canada)Université de Montréal
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésElectroencephalographyComputer scienceArtificial intelligenceConvolutional neural networkRaw dataDeep learningPreprocessorMachine learningPattern recognition (psychology)PsychologyNeuroscience

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

CONTEXT: Electroencephalography (EEG) is a complex signal and can require several years of training, as well as advanced signal processing and feature extraction methodologies to be correctly interpreted. Recently, deep learning (DL) has shown great promise in helping make sense of EEG signals due to its capacity to learn good feature representations from raw data. Whether DL truly presents advantages as compared to more traditional EEG processing approaches, however, remains an open question. OBJECTIVE: In this work, we review 154 papers that apply DL to EEG, published between January 2010 and July 2018, and spanning different application domains such as epilepsy, sleep, brain-computer interfacing, and cognitive and affective monitoring. We extract trends and highlight interesting approaches from this large body of literature in order to inform future research and formulate recommendations. METHODS: Major databases spanning the fields of science and engineering were queried to identify relevant studies published in scientific journals, conferences, and electronic preprint repositories. Various data items were extracted for each study pertaining to (1) the data, (2) the preprocessing methodology, (3) the DL design choices, (4) the results, and (5) the reproducibility of the experiments. These items were then analyzed one by one to uncover trends. RESULTS: Our analysis reveals that the amount of EEG data used across studies varies from less than ten minutes to thousands of hours, while the number of samples seen during training by a network varies from a few dozens to several millions, depending on how epochs are extracted. Interestingly, we saw that more than half the studies used publicly available data and that there has also been a clear shift from intra-subject to inter-subject approaches over the last few years. About [Formula: see text] of the studies used convolutional neural networks (CNNs), while [Formula: see text] used recurrent neural networks (RNNs), most often with a total of 3-10 layers. Moreover, almost one-half of the studies trained their models on raw or preprocessed EEG time series. Finally, the median gain in accuracy of DL approaches over traditional baselines was [Formula: see text] across all relevant studies. More importantly, however, we noticed studies often suffer from poor reproducibility: a majority of papers would be hard or impossible to reproduce given the unavailability of their data and code. SIGNIFICANCE: To help the community progress and share work more effectively, we provide a list of recommendations for future studies and emphasize the need for more reproducible research. We also make our summary table of DL and EEG papers available and invite authors of published work to contribute to it directly. A planned follow-up to this work will be an online public benchmarking portal listing reproducible results.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,039
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Revue systématique · Signal consensuel: Revue systématique
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: Synthèse
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,029

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,039
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0040,004
Bibliométrie0,0090,009
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

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.

Tête enseignante Opus0,031
Tête enseignante GPT0,297
Écart entre enseignants0,266 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeRevue systématique
Domainenon disponible
GenreSynthèse

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations76
Publié2019
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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