27、电极移位对脑机接口分类器准确性的影响

电极移位对脑机接口分类器准确性的影响

脑机接口（BCI）自1973年被提出以来，其研究重点在过去几十年主要集中于医疗应用和实验室研究。早期，基于脑电图（EEG）的BCI在临床或实验室环境之外的应用因实际操作问题被搁置，例如EEG电极对伪影敏感，且每次记录都需要花费时间来减少这些伪影。传统的凝胶电极在记录前需要涂抹电极凝胶以降低电极与头皮间的阻抗，这不仅导致设置时间长，记录后还需清理电极凝胶，使得该技术对普通大众缺乏吸引力。

随着移动EEG放大器和干电极的出现，BCI在实验室外的应用成为可能。干电极无需电极凝胶，显著缩短了设置和清理时间。然而，干电极也带来了新的挑战，如佩戴舒适度、对运动伪影的敏感性以及信噪比问题。研究发现，日常运动，如驾驶中的头部和手臂动作，会导致干电极位置发生显著变化，移位幅度可达25mm。即使是传统的凝胶电极，在受试者剧烈运动或拉扯电极电缆时，也可能发生移位，导致电极凝胶涂抹不均，进而改变电极与皮肤之间的电耦合，引入新的伪影。

目前，虽然已有关于电极移位对EEG数据在源估计误差和自适应源分离准确性方面影响的研究，但尚未有研究探讨电极移位对BCI分类准确性的影响。因此，本次研究旨在系统地调查这一潜在问题。

研究思路

为了确定电极移位对分类准确性的影响，研究团队计划训练一个分类器，先将其应用于测试数据集以获得基线准确性，然后再将其应用于有一个电极移位的相同测试数据集，以获得移位后的准确性。这需要一个训练数据集和两个测试数据集，且两个测试数据集应仅在移位电极的记录信号上有所不同。但由于单受试者的EEG信号存在短期变异性，以及连续记录的EEG数据集的数据分布可能发生显著变化，直接记录基线测试数据集，然后移位电极并重新记录测试数据集，可能会引入额外的