An electroencephalogram (EEG) records the spatially averaged electrical activity of neurons in the brain, measured from the human scalp. Prior studies have explored EEG-based classification of objects or concepts, often for passive viewing of briefly presented image or video stimuli, with limited classes. Because EEG exhibits a low signal-to-noise ratio, recognizing fine-grained representations across a large number of classes remains challenging; however, abstract-level object representations may exist. In this work, we investigate whether EEG captures object representations across multiple hierarchical levels, and propose episodic analysis, in which a Machine Learning (ML) model is evaluated across various, yet related, classification tasks (episodes). Unlike prior episodic EEG studies that rely on fixed or randomly sampled classes of equal cardinality, we adopt hierarchy-aware episode sampling using WordNet to generate episodes with variable classes of diverse hierarchy. We also present the largest episodic framework in the EEG domain for detecting observed text from EEG signals in the PEERS dataset, comprising $931538$ EEG samples under $1610$ object labels, acquired from $264$ human participants (subjects) performing controlled cognitive tasks, enabling the study of neural dynamics underlying perception, decision-making, and performance monitoring. We examine how the semantic abstraction level affects classification performance across multiple learning techniques and architectures, providing a comprehensive analysis. The models tend to improve performance when the classification categories are drawn from higher levels of the hierarchy, suggesting sensitivity to abstraction. Our work highlights abstraction depth as an underexplored dimension of EEG decoding and motivates future research in this direction.


翻译:脑电图(EEG)记录的是从人体头皮测量到的神经元空间平均电活动。先前的研究已探索基于EEG对物体或概念进行分类,通常用于被动观看短暂呈现的图像或视频刺激,且类别有限。由于EEG具有较低的信噪比,识别大量类别中的细粒度表征仍然具有挑战性;然而,抽象级别的物体表征可能存在。在本工作中,我们研究EEG是否捕获跨多个层次级别的物体表征,并提出情景分析,其中机器学习(ML)模型在多个相关但不同的分类任务(情景)中进行评估。与先前依赖固定或随机采样等基数类别的情景式EEG研究不同,我们采用基于WordNet的层次感知情景采样,以生成具有不同层次结构的可变类别情景。我们还提出了EEG领域中最大的情景式框架,用于从PEERS数据集的EEG信号中检测观察到的文本,该数据集包含$931538$个EEG样本,涵盖$1610$个物体标签,采集自$264$名执行受控认知任务的人类参与者(被试),从而支持研究感知、决策和绩效监控背后的神经动力学。我们考察了语义抽象级别如何影响多种学习技术和架构的分类性能,提供了全面的分析。当分类类别来自层次结构的较高层级时,模型性能倾向于提升,这表明其对抽象性具有敏感性。我们的工作强调了抽象深度作为EEG解码中一个尚未充分探索的维度,并激励未来在此方向的研究。

0
下载
关闭预览

相关内容

基于 Transformer 的脑电解码综述询问 ChatGPT
专知会员服务
12+阅读 · 2025年7月6日
【CVPR2023】面向不同视频的可扩展神经表示,
专知会员服务
20+阅读 · 2023年3月28日
【AI+军事】附论文《感受到的压力和脑网络效率》
专知会员服务
16+阅读 · 2022年5月18日
 100页!IEEE标准协会《脑机接口神经技术标准路线图》
专知会员服务
35+阅读 · 2022年2月13日
专知会员服务
21+阅读 · 2021年6月18日
掌握图神经网络GNN基本,看这篇文章就够了
新智元
164+阅读 · 2019年2月14日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
【AAAI专题】论文分享:以生物可塑性为核心的类脑脉冲神经网络
中国科学院自动化研究所
15+阅读 · 2018年1月23日
NLP中自动生产文摘(auto text summarization)
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年10月10日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员