A Multi-Level Interpretable Sleep Stage Scoring System by Infusing Experts’ Knowledge Into a Deep Network Architecture

可解释性 计算机科学 人工智能 机器学习 卷积神经网络 深度学习 核(代数) 睡眠阶段 人工神经网络 集合(抽象数据类型) 脑电图 模式识别(心理学) 多导睡眠图 心理学 数学 组合数学 精神科 程序设计语言
作者
Hamid Niknazar,Sara C. Mednick
出处
期刊:IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence [IEEE Computer Society]
卷期号:46 (7): 5044-5061 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tpami.2024.3366170
摘要

In recent years, deep learning has shown potential and efficiency in a wide area including computer vision, image and signal processing. Yet, translational challenges remain for user applications due to a lack of interpretability of algorithmic decisions and results. This black box problem is particularly problematic for high-risk applications such as medical-related decision-making. The current study goal was to design an interpretable deep learning system for time series classification of electroencephalogram (EEG) for sleep stage scoring as a step toward designing a transparent system. We have developed an interpretable deep neural network that includes a kernel-based layer guided by a set of principles used for sleep scoring by human experts in the visual analysis of polysomnographic records. A kernel-based convolutional layer was defined and used as the first layer of the system and made available for user interpretation. The trained system and its results were interpreted in four levels from microstructure of EEG signals, such as trained kernels and effect of each kernel on the detected stages, to macrostructures, such as transitions between stages. The proposed system demonstrated greater performance than prior studies and the system learned information consistent with expert knowledge.
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
3秒前
润润润完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
赵宇完成签到 ,获得积分10
3秒前
cgliuhx完成签到,获得积分10
7秒前
9秒前
CAST1347完成签到,获得积分0
11秒前
Cherry完成签到 ,获得积分10
12秒前
YYYYYYYYY发布了新的文献求助10
15秒前
大力的远望完成签到 ,获得积分10
15秒前
大方的曼容完成签到 ,获得积分10
17秒前
研友_5Zl4VZ完成签到,获得积分10
22秒前
包容的思菱完成签到,获得积分10
23秒前
高大绝义完成签到,获得积分10
23秒前
小天才完成签到 ,获得积分10
24秒前
Panchael完成签到,获得积分10
24秒前
Sue完成签到 ,获得积分10
25秒前
谦让的道之完成签到 ,获得积分10
25秒前
科研牛马完成签到 ,获得积分10
29秒前
桐桐应助always采纳,获得10
30秒前
Young完成签到 ,获得积分10
33秒前
科研牛马完成签到,获得积分10
37秒前
psj完成签到,获得积分10
38秒前
科研通AI6.2应助fancy采纳,获得10
45秒前
chenm0333042完成签到,获得积分10
45秒前
无语的断缘完成签到,获得积分10
46秒前
机智的天蓉完成签到 ,获得积分10
47秒前
缥缈的灵凡关注了科研通微信公众号
49秒前
斯文败类应助Muran采纳,获得10
50秒前
勤奋完成签到 ,获得积分10
50秒前
清蒸可达鸭完成签到 ,获得积分0
51秒前
三七二十一完成签到 ,获得积分10
54秒前
美味的屑狐狸完成签到 ,获得积分10
54秒前
兜兜完成签到 ,获得积分10
1分钟前
山东人在南京完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
寄托完成签到 ,获得积分10
1分钟前
fqk完成签到,获得积分10
1分钟前
bkagyin应助drosophila406采纳,获得10
1分钟前
lq完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6355794
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8170527
关于积分的说明 17201079
捐赠科研通 5411739
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864385
邀请新用户注册赠送积分活动 1841922
关于科研通互助平台的介绍 1690224