Uncovering the structure of clinical EEG signals with self-supervised\n learning
Notice bibliographique
Résumé
Objective. Supervised learning paradigms are often limited by the amount of labeled data that is available. This phenomenon is particularly problematic in clinically-relevant data, such as electroencephalography (EEG), where labeling can be costly in terms of specialized expertise and human processing time. Consequently, deep learning architectures designed to learn on EEG data have yielded relatively shallow models and performances at best similar to those of traditional feature-based approaches. However, in most situations, unlabeled data is available in abundance. By extracting information from this unlabeled data, it might be possible to reach competitive performance with deep neural networks despite limited access to labels. Approach. We investigated self-supervised learning (SSL), a promising technique for discovering structure in unlabeled data, to learn representations of EEG signals. Specifically, we explored two tasks based on temporal context prediction as well as contrastive predictive coding on two clinically-relevant problems: EEG-based sleep staging and pathology detection. We conducted experiments on two large public datasets with thousands of recordings and performed baseline comparisons with purely supervised and hand-engineered approaches. Main results. Linear classifiers trained on SSL-learned features consistently outperformed purely supervised deep neural networks in low-labeled data regimes while reaching competitive performance when all labels were available. Additionally, the embeddings learned with each method revealed clear latent structures related to physiological and clinical phenomena, such as age effects. Significance. We demonstrate the benefit of SSL approaches on EEG data. Our results suggest that self-supervision may pave the way to a wider use of deep learning models on EEG data.
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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 | 0,002 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».