Comparison of Neural Tracking and Spectral Entropy in Patients with Disorders of Consciousness
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objectives This study aims to explore the brain responses of patients with disorders of consciousness (DoC) to natural speech. Specifically, it focuses on a key characteristic of natural speech: the speech envelope. To achieve this, we employed two distinct measures. The first evaluates how effectively the patients’ brain activity “tracks” the speech envelope, called neural tracking. The second assesses the complexity of the brain’s responses to the speech stimulus, measured through spectral entropy. These two measures are then compared in their association with the patient’s clinical diagnosis and their level of behavioral responsiveness, both of which were assessed using the Coma Recovery Scale-Revised (CRS-R). Design Four patients with DoC participated in this study, during which their brain activity was recorded using electroen-cephalography (EEG). At the same time, they listened to a narrated story in both Dutch and Swedish. Additionally, EEG baseline recordings were collected. We employed a backward modeling approach to evaluate the speech envelope’s neural tracking. This technique involves training a model to map the relationship between EEG signals and the corresponding speech envelope. Once the model is trained, it can use unseen EEG data to reconstruct the speech envelope, which is then compared to the original speech envelope to assess how effectively the patient processed the auditory stimulus. For the behavioral assessment, we recalculated the CRS-R score of each patient into the CSR-R index, a more meaningful score that utilizes all the information contained in the CRS-R instead of only the highest scores on each subscale. Results Our findings revealed positive correlations between spectral entropy and the CRS-R index, which were more pronounced during the listening conditions than the baseline. While neural tracking of the speech envelope did not correlate with the CRS-R index, it did exhibit a positive association with CRS-R diagnoses, indicating that patients with better clinical diagnoses demonstrated higher levels of neural tracking. Additionally, we identified an interaction effect between spectral entropy and neural tracking. Specifically, higher levels of neural tracking were associated with a stronger positive relationship between spectral entropy and the CRS-R index. In contrast, when neural tracking was lower, this relationship disappeared. Conclusion This study demonstrated the potential of neural tracking and spectral entropy as complementary tools to investigate patients with DoC. Spectral entropy proved valuable for assessing behavioral responsiveness, while neural tracking shows promise in assessing the DoC diagnosis. Terms : disorders of consciousness (DoC), neural tracking, speech envelope, spectral entropy
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».