同时记录头皮、耳环和耳内EEG用于神经选择性听觉注意力解码的直接比较
信号处理
2025-10-29 v4
摘要
当前的助听器和植入式耳蜗器官缺乏能够适应听者听觉注意力焦点的能力，这限制了其在复杂声学环境（如鸡尾酒局场景）中效果，其中同时发生多个对话。神经导向助听器旨在通过解码神经信号（如脑电图，EEG）来克服这一限制。虽然许多听觉注意力解码（AAD）研究使用高密度头皮EEG，但此类系统在日常使用中不实用，因为体积庞大且不适合佩戴。因此，对于日常可穿戴且不 intrusive 的EEG系统进行AAD研究备受青睐。耳环式EEG系统（如cEEGrid）在AAD方面显示出前景，但通过定制耳塞实现的耳内EEG尚未得到广泛探索。我们 presents 一个新的AAD数据集，同时记录了头皮、耳环和耳内EEG，从而进行直接比较。使用经典的线性刺激重建算法，三个系统之间存在显著的性能差距，AAD准确率分别为83.4%（头皮）、67.2%（耳环）和61.1%（耳内），基于60秒决策窗口。这些结果突显了解码性能与实际可用性之间的权衡。尽管基于耳部的系统使用基本算法在听力器中可能当前不够准确以满足决策速度要求的应用，但其显著的性能表明在较长时间尺度上进行注意力监控具有潜力。此外，通过贪心前向选择添加外部参考或少量头皮电极可显著且快速地提高准确率，尤其是针对耳内EEG。这些发现将耳内EEG定位为AAD EEG传感器网络中有前景的组成部分。
引用
@article{arxiv.2505.14478,
title = {A Direct Comparison of Simultaneously Recorded Scalp, Around-Ear, and In-Ear EEG for Neural Selective Auditory Attention Decoding to Speech},
author = {Simon Geirnaert and Simon L. Kappel and Preben Kidmose},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.14478},
year = {2025}
}