Convolutional neural networks can identify brain interactions involved in decoding spatial auditory attention
Notice bibliographique
Résumé
Human listeners have the ability to direct their attention to a single speaker in a multi-talker environment. The neural correlates of selective attention can be decoded from a single trial of electroencephalography (EEG) data. In this study, leveraging the source-reconstructed and anatomically-resolved EEG data as inputs, we sought to employ CNN as an interpretable model to uncover task-specific interactions between brain regions, rather than simply to utilize it as a black box decoder. To this end, our CNN model was specifically designed to learn pairwise interaction representations for 10 cortical regions from five-second inputs. By exclusively utilizing these features for decoding, our model was able to attain a median accuracy of 77.56% for within-participant and 65.14% for cross-participant classification. Through ablation analysis together with dissecting the features of the models and applying cluster analysis, we were able to discern the presence of alpha-band-dominated inter-hemisphere interactions, as well as alpha- and beta-band dominant interactions that were either hemisphere-specific or were characterized by a contrasting pattern between the right and left hemispheres. These interactions were more pronounced in parietal and central regions for within-participant decoding, but in parietal, central, and partly frontal regions for cross-participant decoding. These findings demonstrate that our CNN model can effectively utilize features known to be important in auditory attention tasks and suggest that the application of domain knowledge inspired CNNs on source-reconstructed EEG data can offer a novel computational framework for studying task-relevant brain interactions.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».