PhysioEx: a new Python library for explainable sleep staging through deep learning
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective. Sleep staging is a crucial task in clinical and research contexts for diagnosing and understanding sleep disorders. This work introduces PhysioEx (Physiological Signal Explainer), a Python library designed to support the analysis of sleep stages using deep learning (DL) and Explainable AI (XAI). Approach. PhysioEx provides an extensible and modular API for standardizing and automating the sleep staging pipeline, covering data preprocessing, model training, testing, fine-tuning, and explainability. It supports both low-resource devices and high-performance computing clusters and includes pretrained models based on the Sleep Heart Health Study dataset. These models support single-channel EEG and multichannel EEG-EOG-EMG configurations and are easily adaptable to custom datasets. PhysioEx also features a command-line interface toolbox allowing users to streamline the model development and deployment. The library offers a range of XAI post-hoc methods to explain model decisions and align them with expert knowledge. Main results. PhysioEx benchmark state-of-the-art sleep staging models in a standard pipeline. Enabling a fair comparison between them both on the training source and out-of-domain sources. Its XAI techniques provide insights into DL-based sleep staging by linking model decisions to human-understandable concepts, such as American Academy of Sleep Medicine-defined rules. Significance. PhysioEx addresses the need for a standardized and accessible platform for sleep staging analysis, combining DL and XAI. By supporting modular workflows and explainable insights, it bridges the gap between machine learning models and clinical expertise. PhysioEx is publicly available and installable via pip6 6 https://pypi.org/project/physioex/ . , making it a valuable tool for researchers and practitioners in sleep medicine.
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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 | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,037 | 0,010 |
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 ».