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2026-10-01 00:00 论文发表 运动与控制 原文语言 EN

生成网络合成运动皮层信号扩充脑磁图数据,手臂运动解码性能提升约10%

内容概述 非侵入式脑机接口想要读出连续的手臂动作,难点之一是单个受试者的数据里与任务相关的信号太少。研究人员用生成对抗网络(一种能“仿造”数据的人工智能模型),从功能相关的其他皮层区域合成初级运动皮层的人工信号,再拿去扩充训练数据。在受试者做伸手够物任务时记录的脑磁图数据上,扩充后的运动解码性能提高约10%(p < 0.05),即使没有真实的初级运动皮层信号,提升依然保持。方法还被用到一个运动想象脑机接口竞赛数据集上,用于提高分类准确率。
推荐理由 运动脑机接口常受困于每位用户的数据量有限。这项研究不是改进解码器本身,而是用合成的运动皮层信号来补数据,且在缺少真实运动皮层信号时提升仍在。但结果来自脑磁图这种大型设备,摘要未给出受试者人数,离日常可用的设备还有距离。

脑机百科消息(bciwiki.com),研究人员利用生成对抗网络(GAN)从功能相关的皮层区域合成初级运动皮层(M1)的人工神经信号,用以扩充训练数据,使基于脑磁图(MEG)的手臂运动解码性能提高约10%(p < 0.05)。相关论文发表于2026年10月1日的《IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems》,作者为Kim H与Kim JS(PMID 42821728,DOI 10.1109/tnnls.2026.3736056)。

论文指出,深度神经网络在脑机接口中应用日益广泛,但要构建能解码肢体运动学等连续动作的高自由度系统仍有困难,原因之一是单个神经信号数据集中与任务相关的特征有限。为此,研究团队提出GAN框架,合成M1信号波形以丰富训练特征,再由深度神经网络完成运动学解码。

实验采用受试者执行目标导向伸手够物任务时记录的脑磁图数据。结果显示,用GAN合成的M1信号扩充个体数据集后,解码性能显著提升约10%;即便没有真实的M1信号,性能提升依然保持。研究人员还将该方法推广到一个运动想象脑机接口竞赛数据集,以提高分类准确率。

作者认为,信号生成网络有望改进和增强运动脑机接口,帮助实现自由意图下的运动控制。

本文由 BCIwiki 根据公开信息撰写

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