The development of brain-computer interfaces (BCI) has facilitated our study of mental representations in the brain. Neural networks (NNs) have been widely used in BCI due to their decent pattern learning capabilities; however, to our best knowledge, a comprehensive comparison between various neural network models has not been well addressed, due to the interdisciplinary difficulty and case-based study in the domain. Here, we tested the capabilities of common NN architectures in deciphering mental representations from electroencephalogram (EEG) signals, which were recorded in representative classification tasks. In this study, we: 1. Construct 20 mechanism-wise different, typical NN types and their variants on decoding various EEG datasets to show a comprehensive performance comparison regarding their EEG information representation capability. 2. Lighten an efficient pathway based on the analysis results to gradually develop general improvements and propose a novel NN architecture: EEGNeX. 3. We open-sourced all models in an out-of-the-box status, to serve as the benchmark in the BCI community. The performance benchmark contributes as an essential milestone to filling the gap between domains understanding and support for further interdisciplinary studies like analogy investigations between the brain bioelectric signal generation process and NN architecture. All benchmark models and EEGNeX source code is available at:https://github.com/chenxiachan/EEGNeX.


翻译:大脑-计算机界面(BCI)的发展便利了我们对大脑心理表现的研究。神经网络(NNS)在BCI中被广泛使用,原因是它们具有体面的模式学习能力;然而,据我们所知,由于学科间困难和该领域的案例研究,各种神经网络模型的全面比较没有得到妥善解决。在这里,我们测试了共同的NN结构在从电子脑图信号(EEEG)信号中解开心理表现的能力,这些信号记录在具有代表性的分类任务中。在本研究中,我们建建了20种不同、典型的NNN型机制及其关于各种EEG数据集解码的变体,以显示对其 EEGE信息表现能力的全面性比较。基于分析结果的一条有效的途径,以逐步发展总体改进并提出新的NNF结构:EGNENX 3 我们将所有模型都开源在外,作为BCI社区的基准。业绩基准有助于填补各区域对EEEGX/NEF的模型之间的差距,例如EGNUX的模拟研究。

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