Deep learning with convolutional neural networks for EEG decoding and visualization

卷积神经网络 解码方法 计算机科学 可视化 人工智能 规范化(社会学) 模式识别(心理学) 脑电图 深度学习 心理学 机器学习 算法 人类学 精神科 社会学
作者
Robin Tibor Schirrmeister,Jost Tobias Springenberg,Lukas D. J. Fiederer,Martin Glasstetter,Katharina Eggensperger,Michael Tangermann,Frank Hutter,Wolfram Burgard,Tonio Ball
出处
期刊:Human Brain Mapping [Wiley]
卷期号:38 (11): 5391-5420 被引量:3002
标识
DOI:10.1002/hbm.23730
摘要

Abstract Deep learning with convolutional neural networks (deep ConvNets) has revolutionized computer vision through end‐to‐end learning, that is, learning from the raw data. There is increasing interest in using deep ConvNets for end‐to‐end EEG analysis, but a better understanding of how to design and train ConvNets for end‐to‐end EEG decoding and how to visualize the informative EEG features the ConvNets learn is still needed. Here, we studied deep ConvNets with a range of different architectures, designed for decoding imagined or executed tasks from raw EEG. Our results show that recent advances from the machine learning field, including batch normalization and exponential linear units, together with a cropped training strategy, boosted the deep ConvNets decoding performance, reaching at least as good performance as the widely used filter bank common spatial patterns (FBCSP) algorithm (mean decoding accuracies 82.1% FBCSP, 84.0% deep ConvNets). While FBCSP is designed to use spectral power modulations, the features used by ConvNets are not fixed a priori. Our novel methods for visualizing the learned features demonstrated that ConvNets indeed learned to use spectral power modulations in the alpha, beta, and high gamma frequencies, and proved useful for spatially mapping the learned features by revealing the topography of the causal contributions of features in different frequency bands to the decoding decision. Our study thus shows how to design and train ConvNets to decode task‐related information from the raw EEG without handcrafted features and highlights the potential of deep ConvNets combined with advanced visualization techniques for EEG‐based brain mapping. Hum Brain Mapp 38:5391–5420, 2017 . © 2017 Wiley Periodicals, Inc.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
共渡完成签到,获得积分10
1秒前
Jing完成签到 ,获得积分10
2秒前
Raye完成签到 ,获得积分10
3秒前
幽默的钢铁侠完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
yqd666777完成签到,获得积分10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
悠米爱吃图奇完成签到 ,获得积分10
6秒前
LL发布了新的文献求助10
7秒前
重要文龙完成签到,获得积分10
8秒前
合适的听白完成签到,获得积分20
9秒前
Tooyangyang完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
重要文龙发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI6.1应助娜娜采纳,获得10
13秒前
善学以致用应助bai采纳,获得10
14秒前
14秒前
14秒前
俏皮颤完成签到,获得积分10
15秒前
Jasper应助111采纳,获得10
15秒前
安年完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
君故发布了新的文献求助10
16秒前
熊若宇完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
LHS发布了新的文献求助10
19秒前
Raymond完成签到,获得积分10
19秒前
YCH完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
子彧发布了新的文献求助10
22秒前
Jasper应助wuxunxun2015采纳,获得10
23秒前
24秒前
鸠摩智完成签到,获得积分10
26秒前
乐乐应助cj采纳,获得10
27秒前
REX完成签到,获得积分10
28秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5742464
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5408439
关于积分的说明 15345013
捐赠科研通 4883738
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2625271
邀请新用户注册赠送积分活动 1574132
关于科研通互助平台的介绍 1531071