Patients with motor dysfunction show low subjective engagement in rehabilitation training. Traditional SSVEP-based brain-computer interface (BCI) systems rely heavily on external visual stimulus equipment, limiting their practicality in real-world settings. This study proposes an augmented reality steady-state visually evoked potential (AR-SSVEP) system to address the lack of patient initiative and the high workload on therapists. Firstly, we design four HoloLens 2-based EEG classes and collect EEG data from seven healthy subjects for analysis. Secondly, we build upon the conventional CNN-BiLSTM architecture by integrating a multi-head attention mechanism (MACNN-BiLSTM). We extract ten temporal-spectral EEG features and feed them into a CNN to learn high-level representations. Then, we use BiLSTM to model sequential dependencies and apply a multi-head attention mechanism to highlight motor-intention-related patterns. Finally, the SHAP (SHapley Additive exPlanations) method is applied to visualize EEG feature contributions to the neural network's decision-making process, enhancing the model's interpretability. These findings enhance real-time motor intention recognition and support recovery in patients with motor impairments.


翻译:运动功能障碍患者在康复训练中表现出较低的主观参与度。传统的基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的脑机接口(BCI)系统严重依赖外部视觉刺激设备,限制了其在现实环境中的实用性。本研究提出一种增强现实稳态视觉诱发电位(AR-SSVEP)系统,以解决患者主动性不足和治疗师工作负荷过高的问题。首先,我们设计了四种基于HoloLens 2的脑电图分类任务,并采集了七名健康受试者的脑电数据进行解析。其次,我们在传统CNN-BiLSTM架构基础上融合多头注意力机制(MACNN-BiLSTM),提取十个时频域脑电特征输入卷积神经网络以学习高层表征,随后利用双向长短期记忆网络建模序列依赖关系,并通过多头注意力机制强化运动意图相关模式。最后,应用SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法可视化脑电特征对神经网络决策过程的贡献度,从而提升模型的可解释性。该研究成果有助于增强实时运动意图识别能力,并为运动损伤患者的康复提供支持。

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