MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4411630439 · doi:10.2196/72027

Exploring the Potential of Electroencephalography Signal–Based Image Generation Using Diffusion Models: Integrative Framework Combining Mixed Methods and Multimodal Analysis

2025· article· en· W4411630439 sur OpenAlexvenueno aff
Chi-Sheng Chen, Che‐Wei Liu, Tung-Ming Pan

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésElectroencephalographyComputer scienceArtificial intelligencePattern recognition (psychology)Motor imageryBenchmark (surveying)Speech recognitionBrain–computer interfacePsychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Electroencephalography (EEG) has been widely used to measure brain activity, but its potential to generate accurate images from neural signals remains a challenge. Most EEG-decoding research has focused on tasks such as motor imagery, emotion recognition, and brain wave classification, which involve EEG signal analysis and classification. Some studies have explored the correlation between EEG and images, primarily focusing on EEG-image pair classification or transformation. However, EEG-based image generation remains underexplored. OBJECTIVE: The primary goal of this study was to extend EEG-based classification to image generation, addressing the limitations of previous methods and unlocking the full potential of EEG for image synthesis. To achieve more meaningful EEG-to-image generation, we developed a novel framework, Neural-Cognitive Multimodal EEG-Informed Image (NECOMIMI), which was specifically designed to generate images directly from EEG signals. METHODS: We developed a 2-stage NECOMIMI method, which integrated the novel Neural Encoding Representation Vectorizer (NERV) EEG encoder that we designed with a diffusion-based generative model. The Category-Based Assessment Table (CAT) score was introduced to evaluate the semantic quality of EEG-generated images. In addition, the ThingsEEG dataset was used to validate and benchmark the CAT score, providing a standardized measure for assessing EEG-to-image generation performance. RESULTS: The NERV EEG encoder achieved state-of-the-art performance in several zero-shot classification tasks, with an average accuracy of 94.8% (SD 1.7%) in the 2-way task and 86.8% (SD 3.4%) in the 4-way task, outperforming models such as Natural Image Contrast EEG, Multimodal Similarity-Keeping Contrastive Learning, and Adaptive Thinking Mapper ShallowNet. This highlighted its superiority as a feature extraction tool for EEG signals. In a 1-stage image generation framework, EEG embeddings often resulted in abstract or generalized images such as landscapes instead of specific objects. Our proposed 2-stage NECOMIMI architecture effectively extracted semantic information from noisy EEG signals, showing its ability to capture and represent underlying concepts derived from brain wave activity. We further conducted a perturbation study to test whether the model overly depended on visual cortex EEG signals for scene-based image generation. The perturbation of visual cortex EEG channels led to a notable increase in Fréchet inception distance scores, suggesting that our model relied heavily on posterior brain signals to generate semantically coherent images. CONCLUSIONS: NECOMIMI demonstrated the potential of EEG-to-image generation, revealing the challenges of translating noisy EEG data into accurate visual representations. The novel NERV EEG encoder for multimodal contrastive learning reached state-of-the-art performance both on n-way zero-shot and EEG-informed image generation. The introduction of the CAT score provided a new evaluation metric, paving the way for future research to refine generative models. In addition, this study highlighted the significant clinical potential of EEG-to-image generation, particularly in enhancing brain-machine interface systems and improving quality of life for individuals with motor impairments.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,053
Tête enseignante GPT0,356
Écart entre enseignants0,303 · 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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueJMIR Medical InformaticsMême sujetEEG and Brain-Computer InterfacesTravaux en français237 207