論文の概要: Generative AI Enables EEG Super-Resolution via Spatio-Temporal Adaptive Diffusion Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.03089v4
• Date: Tue, 05 Nov 2024 12:13:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-06 14:55:05.267163
• Title: Generative AI Enables EEG Super-Resolution via Spatio-Temporal Adaptive Diffusion Learning
• Title（参考訳）: 時空間適応拡散学習による脳波超解法を実現するジェネレーティブAI
• Authors: Tong Zhou, Shuqiang Wang,
• Abstract要約: HDデバイスは頭皮により多くの電極を配置することで脳波の空間分解能を向上させる。 この技術は、高い取得コストや限られた利用シナリオといった課題に直面している。 本稿では,適応拡散モデル(STAD)を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.96787832363301
• License:
• Abstract: Electroencephalogram (EEG) technology, particularly high-density EEG (HD EEG) devices, are widely used in fields such as neuroscience. HD EEG devices improve the spatial resolution of EEG by placing more electrodes on the scalp, which meet the requirements of clinical diagnostic applications such as epilepsy focus localization. However, this technique faces challenges, such as high acquisition costs and limited usage scenarios. In this paper, spatio-temporal adaptive diffusion models (STAD) are proposed to pioneer the use of diffusion models for achieving spatial SR reconstruction from low-resolution (LR, 64 channels or fewer) EEG to high-resolution (HR, 256 channels) EEG. Specifically, a spatio-temporal condition module is designed to extract the spatio-temporal features of LR EEG, which then used as conditional inputs to direct the reverse denoising process. Additionally, a multi-scale Transformer denoising module is constructed to leverage multi-scale convolution blocks and cross-attention-based diffusion Transformer blocks for conditional guidance to generate subject-adaptive SR EEG. Experimental results demonstrate that the STAD significantly enhances the spatial resolution of LR EEG and quantitatively outperforms existing methods. Furthermore, STAD demonstrate their value by applying synthetic SR EEG to classification and source localization tasks, indicating their potential to Substantially boost the spatial resolution of EEG.
• Abstract（参考訳）: 脳波(EEG)技術、特に高密度脳波(HD EEG)デバイスは神経科学などの分野で広く使われている。 HD EEGデバイスは頭皮により多くの電極を配置することで脳波の空間分解能を向上させる。 しかし、この技術は、高い取得コストや限られた利用シナリオといった課題に直面している。 本稿では,低分解能(LR,64チャンネル以下)の脳波から高分解能(HR,256チャンネル以下)の脳波への空間SR再構成を実現するために,時空間適応拡散モデル(STAD)を提案する。 具体的には、LR EEGの時空間的特徴を抽出するために時空間時空間モジュールを設計し、その後条件入力として使用して逆復調過程を指示する。 さらに,マルチスケールトランスフォーマーデノゲーションモジュールを構築し,マルチスケールの畳み込みブロックとクロスアテンションベースの拡散トランスフォーマーブロックを利用して条件付き誘導を行い,主観適応型SREEGを生成する。 実験の結果,STADはLR脳波の空間分解能を著しく向上し,既存の手法より定量的に優れていることが示された。 さらに、STADは、脳波の空間分解能を高める可能性を示すため、分類およびソースローカライゼーションタスクに合成SR EEGを適用することで、その価値を実証する。

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