用于认知负荷分类的耳内血氧饱和度
信号处理
2022-10-07 v1
摘要
认知负荷分类在从驾驶员安全到通过闭环脑机接口增强人类能力等众多领域具有巨大潜在益处。大脑是体内代谢最活跃的器官，并随认知需求增加而其代谢活动及耗氧量上升。在本研究中，我们探索耳内 SpO2 认知负荷追踪的可行性。为此，我们基于 N-back 任务对 8 名受试者进行认知负荷评估，要求受试者在 5 秒时间窗内计数并记住屏幕上显示的奇数个数。2-back 与 3-back 任务在所有受试者中均导致最低的中位绝对 SpO2 或最大的中位 SpO2 下降，表明响应认知负荷增加存在稳健可测的血氧下降。利用源自耳内脉搏血氧仪的特征（包括 SpO2、脉率和呼吸率），我们能够在 5 秒时段上以平均准确率 94.2% 对 4 类 N-back 任务进行分类。此外，在总计 21 个特征中，对分类准确率最重要的 9 个特征均为 SpO2 相关特征。研究结果表明，耳内 SpO2 测量为短时间窗认知负荷分类提供了有价值信息，加之其小巧形态，有望为实时认知负荷追踪开辟新途径。
引用
@article{arxiv.2101.00647,
title = {In-Ear SpO2 for Classification of Cognitive Workload},
author = {Harry J. Davies and Ian Williams and Ghena Hammour and Metin Yarici and Barry M. Seemungal and Danilo P. Mandic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.00647},
year = {2022}
}
备注
8 pages, 9 figures