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Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference2019Jul01Vol.2019issue()

完全に空間的にコード化された脳コンピューターインターフェイスに向けて:視覚的偏心と方向の同時デコード

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

刺激と比較して異なる場所で視覚ターゲットをエンコードすることにより、空間的にコード化された脳コンピューターインターフェイス(BCI)は最近関心を取り戻しています。最近の空間的にコード化されたBCI研究は、単一刺激、マルチターゲットBCIの実現可能性を実証しており、シンプルで効率的なアプリケーションの可能性を示唆しています。ただし、これらの研究は、神経反応からの視覚的方向情報のみを解読しています。視覚的な空間情報を完全に活用するには、視覚的な偏心情報も含める必要があります。本研究では、BCIアプリケーションの視覚的な偏心情報の解読性が初めて調査されました。16のターゲットは、視覚運動刺激と比較して、8つの方向と2つの偏心と同時にエンコードされました。16の注意条件では、明確なニューラル空間パターンと動き発症視覚誘発電位の応答強度が誘発されました。オフライン分析では、平均分類精度は63.1±11.5%に達し、最高のパフォーマンスの参加者は81.9%の精度を達成し、16ターゲット分類でチャンスレベル(つまり、6.25%)をはるかに上回りました。この結果は、視覚的な偏心と方向情報が完全に空間的にコード化されたBCIに対する同時デコードの実現可能性を示唆しました。

刺激と比較して異なる場所で視覚ターゲットをエンコードすることにより、空間的にコード化された脳コンピューターインターフェイス(BCI)は最近関心を取り戻しています。最近の空間的にコード化されたBCI研究は、単一刺激、マルチターゲットBCIの実現可能性を実証しており、シンプルで効率的なアプリケーションの可能性を示唆しています。ただし、これらの研究は、神経反応からの視覚的方向情報のみを解読しています。視覚的な空間情報を完全に活用するには、視覚的な偏心情報も含める必要があります。本研究では、BCIアプリケーションの視覚的な偏心情報の解読性が初めて調査されました。16のターゲットは、視覚運動刺激と比較して、8つの方向と2つの偏心と同時にエンコードされました。16の注意条件では、明確なニューラル空間パターンと動き発症視覚誘発電位の応答強度が誘発されました。オフライン分析では、平均分類精度は63.1±11.5%に達し、最高のパフォーマンスの参加者は81.9%の精度を達成し、16ターゲット分類でチャンスレベル(つまり、6.25%)をはるかに上回りました。この結果は、視覚的な偏心と方向情報が完全に空間的にコード化されたBCIに対する同時デコードの実現可能性を示唆しました。

By encoding visual targets with different locations relative to a stimulus, spatially coded brain-computer interface (BCI) has regained interest nowadays. Recent spatially coded BCI studies have demonstrated the feasibility of single-stimulus, multi-target BCIs, suggesting their potentials for simple and efficient applications. However, these studies have only decoded the visual direction information from the neural responses. To fully utilize the visual spatial information, it is necessary to include the visual eccentricity information as well. In the present study, the decodability of visual eccentricity information for BCI application was investigated for the first time. Sixteen targets were encoded simultaneously with eight directions and two eccentricities relative to a visual motion stimulus. Distinct neural spatial patterns and response strengths of motion-onset visual evoked potentials were elicited in the 16 attention conditions. The offline analysis reached an average classification accuracy of 63.1±11.5%, and the best-performing participant achieved an accuracy of 81.9%, well above the chance level (i.e., 6.25%) for 16-target classification. The results suggested the feasibility of simultaneous decoding of visual eccentricity and direction information towards a fully spatially coded BCI.

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