运动想象脑机接口任务中脑信号的相位/振幅同步
神经元与认知
2019-12-06 v1 应用统计
摘要
脑功能特征的提取是定义脑机接口（BCIs）的关键步骤。近十年来，功能连接（FC）估计量因其捕捉多变量脑信号间同步的能力而得到日益广泛的探索。然而，其潜在的神经生理机制及其在 BCI 相关任务中能多大程度提升性能仍知之甚少。为弥补这一知识空白，我们考虑一组20名健康受试者在基于 EEG 的手部运动想象（MI）任务中的情况。我们研究了两种成熟 FC 估计量，即谱相干与虚相干，并探究它们如何受 MI 任务调制。我们通过提取每个 EEG 传感器的连接强度来表征所得 FC 网络，并将判别力与标准功率谱特征进行比较。在组水平上，结果显示基于谱相干的网络特征在对侧运动区增加，而基于虚相干的特征减少。我们证明这种相反但互补的行为分别由脑信号间振幅同步与相位同步的增加所决定。在个体水平上，我们证明将这些网络连接特征纳入 MI 心理状态的分类可带来准确率的整体提升。综上，我们的结果为 MI 期间支撑脑网络变化的振荡机制提供了新见解，并为提升 BCI 性能提供了新视角。
引用
@article{arxiv.1912.02745,
title = {Phase/amplitude synchronization of brain signals during motor imagery BCI tasks},
author = {Tiziana Cattai and Stefania Colonnese and Marie-Constance Corsi and Danielle S. Bassett and Gaetano Scarano and Fabrizio De Vico Fallani},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.02745},
year = {2019}
}