One of the greatest goals of neuroscience in recent decades has been to rehabilitate individuals who no longer have a functional relationship between their mind and their body. Although neuroscience has produced technologies which allow the brains of paralyzed patients to accomplish tasks such as spell words or control a motorized wheelchair, these technologies utilize parts of the brain which may not be optimal for simultaneous use. For example, if you needed to look at flashing lights to spell words for communication, it would be difficult to simultaneously look at where you are moving. To improve upon this issue, this study developed and tested the foundation for a speech prosthesis paradigm which would utilize the innate neurophysiology of the human brain's speech system. In this experiment, two participants were asked to respond to a yes or no question via an EEG-based BCI of three different types; SSVEP-based, motor imagery-based, and laryngeal-imagery-based. By comparing the accuracy of the two established BCI paradigms to the novel laryngeal-imagery paradigm, we can establish the relative effectiveness of the novel paradigm. Machine learning algorithms were used to classify the EEG signals which had been transformed into frequency space (spectrograms) and common spatial pattern (CSP) dimensions. The SSVEP control task was able to be classified with better accuracy (62.5\%) than the no information rate of 50\% on the test set, but motor activity/imagery and laryngeal activity/imagery control tasks were not. Although the laryngeal methods did not produce accuracies above the no information rate, it is possible that with a larger amount of higher-quality data, this could prove otherwise. In the future, similar research should focus on reproducing the methods used here with better quality and more data.


翻译:近几十年来,神经科学的最大目标之一是帮助那些不再在心智和身体之间建立功能关系的个人康复。虽然神经科学已经开发出技术,使瘫痪病人的大脑能够完成拼写词或控制机动轮椅等任务,但这些技术利用大脑的某些部分可能不适合同时使用。例如,如果你需要查看闪光灯以拼写字进行交流,那么很难同时查看你移动的地方。为了改进这一问题,本研究开发并测试了语言假言范例的基础,该模型将利用人类大脑语音系统的内生神经生理学,使瘫痪病人的大脑能够完成拼写词词或控制机动轮椅等任务,但这些技术利用了三种不同类型基于EEG BCI的 " 或 " 无问题 " ; SSVEP基于的 " 闪光灯 " 和 " 线形图像 " 图像 " 基 " 。通过将两个既定的 BCI 模式的准确性与新的线际-Q-图像模型模式进行比较,我们就可以建立新颖的范例的相对有效性。机器学习算算法没有将EGS-S-S-SVAL 的“稳定度” 数据用于更精确的频率。

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