警惕因脑电信号时间自相关导致的解码性能被高估
信号处理
2025-10-17 v1
摘要
研究者报告称，使用非侵入性脑电信号（Electroencephalogram, EEG）可用于脑机接口（BCI）解码任务，如图像解码、情感识别、听觉空间注意力检测等，解码准确率可达95%以上。由于这些EEG数据通常是在实验室中设计良好的范式下收集的，相关解码方法的可靠性和鲁棒性受到一些研究者的质疑，他们认为此类解码准确率是因EEG信号的内在时间自相关而被高估的。然而，刺激驱动的神经响应与EEG时间自相关之间的耦合，使得难以确认是否存在这种高估。此外，由于缺乏适当的表述，导致解码准确率被高估的底层问题尚未完全解释。本文在统一的框架中阐述了各种EEG解码任务中的缺陷。我们记录来自西瓜的EEG数据，以消除刺激驱动的神经响应。根据典型数据集的EEG记录实验设计，为连续EEG分配标签，然后进行解码。结果表明，只要将连续EEG数据与相同标签划分为训练集和测试集，就可以成功解码标签。进一步分析表明，仅通过将标签与EEG内在时间自相关特征关联，就可实现各种BCI解码任务的高准确率。这些结果凸显了在BCI解码任务中选择合适的实验设计和数据划分的重要性，以防止因EEG时间自相关导致的准确率被高估。
引用
@article{arxiv.2405.17024,
title = {Beware of Overestimated Decoding Performance Arising from Temporal Autocorrelations in Electroencephalogram Signals},
author = {Xiran Xu and Bo Wang and Boda Xiao and Yadong Niu and Yiwen Wang and Xihong Wu and Jing Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.17024},
year = {2025}
}