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2026-09-24 00:00 论文发表 基础与方法 原文语言 EN

新算法实时分辨单个神经元的放电,在四组动物数据中判对率达96.4%

内容概述 植入大脑的电极记录到的是许多神经元混在一起的放电信号,脑机接口要先分清哪次放电来自哪个神经元,才能读出意图。这项研究设计了一套混合算法,用深度神经网络识别放电所属的神经元并估计波形形态,再用模糊逻辑方法在信号质量不确定时判断放电、评估结果可信度,网络结构则通过多目标筛选选定。在大鼠皮层、海马CA1区和猴运动皮层的四个记录数据集上,全标注条件下分类准确率为96.4%,精确率94.8%,平均延迟45.2毫秒;只有10%数据带标注时准确率为88.9%,作者称这一结果与现有无监督方法相当,且额外给出置信度和波形估计。研究为单一作者完成,作者指出用于临床前还需前瞻性验证。
推荐理由 尖峰分类是侵入式脑机接口解码的第一道工序,速度和准确度直接影响闭环控制。这项研究同时给出分类结果、波形估计和置信度,但验证全部基于大鼠和猴的已有记录,多电极神经元在单电极处理下会出现12%的过度拆分。

脑机百科消息(bciwiki.com),一套结合深度学习与模糊逻辑的神经尖峰分类系统,在大鼠与猴的四个神经记录数据集上实现96.4%的分类准确率和45.2毫秒的平均延迟,相关研究由Firas Almukhtar发表于2026年9月24日的《Applied Computational Intelligence and Soft Computing》。

该系统的主干是一个双输出的卷积神经网络—双向长短期记忆网络(CNN-BiLSTM)架构,同时完成神经元归类和事件条件下的波形形态估计。在此之上叠加三种软计算方法:用多目标帕累托筛选选择网络架构,用区间二型模糊隶属函数量化隐空间结果的有效性,用模糊自适应阈值在信号质量不确定时检测尖峰。作者称多任务损失函数的设计依据是互信息下界,该下界在常规有界性假设下推导。

测试数据包括大鼠皮层、海马CA1区和猴运动皮层记录。全监督条件下,系统分类准确率为96.4%,精确率为94.8%,平均延迟为45.2毫秒,作者认为这满足闭环神经假体控制的计算需求。仅用10%标注数据时准确率为88.9%,据作者表述,与无监督方法的现有最佳水平在统计上相当,同时能提供校准后的置信度评分和竞品流程所没有的波形估计。

作者同时列出局限:该框架在具备校准数据的前提下可用于急性临床场景,但用于临床仍需前瞻性验证;对于跨多个电极记录到的神经元,单电极处理可能造成12%的过度拆分。

本文由 BCIwiki 根据公开信息撰写

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doi.org 2026-09-24
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