論文の概要: BCI-Based Assessment of Ocular Response Time Using Dynamic Time Warping Leveraging an RDWT-Driven Deep Neural Framework

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.14883v1
• Date: Thu, 14 May 2026 14:28:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-15 21:45:34.871855
• Title: BCI-Based Assessment of Ocular Response Time Using Dynamic Time Warping Leveraging an RDWT-Driven Deep Neural Framework
• Title（参考訳）: RDWT駆動型ディープニューラルフレームワークを用いた動的時間ワープを用いたBCIによる眼反応時間の評価
• Authors: Shantanu Sarkar, Sai Shashank Gandavarapu, Jeff Feng, Saurabh Prasad, Reza Khanbabaie, Jose L. Contreras-Vidal,
• Abstract要約: 本稿では,脳波(EEG)とAR(AR)をベースとしたVestibular/Ocular Motor Screening(VOMS)タスクを統合した初期フレームワークを提案する。 EEG信号は、RDWT(Redundant Discrete Wavelet Transform)駆動のディープニューラルフレームワークを用いて分析される。 Pearson相関を用いてスライディング・ウインドウの予測を検証し、その後、動的時間ワープ(DTW)を用いて眼反応時間を推定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7883249184785495
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mild traumatic brain injury (mTBI) is a prevalent condition that remains difficult to diagnose in its early stages. Oculomotor dysfunction is a well-established marker of mTBI, motivating the development of portable tools that capture both eye-movement behavior and underlying neurophysiology. In this work, we present an initial framework that integrates electroencephalogram (EEG) with augmented-reality (AR)-based Vestibular/Ocular Motor Screening (VOMS) tasks to estimate subject-specific ocular response times. Pre-processed EEG signals, obtained through band-pass filtering and average referencing, are analyzed using a Redundant Discrete Wavelet Transform (RDWT)-driven deep neural framework. The RDWT coefficients are subjected to trainable zero-phase convolutional filtering and reconstructed into the time domain via inverse RDWT, followed by channel-wise temporal and spatial filtering using 2D convolution layers and convolutional-LSTM-based decoding. An ablation study demonstrates that wavelet-domain filtering serves as an effective denoising strategy, improving prediction performance. Sliding-window predictions were validated using Pearson correlation (>= 0.5), and Dynamic Time Warping (DTW) was subsequently used to estimate ocular response times. DTW-derived metrics revealed significant inter-subject differences across all VOM tasks, supported by Mann-Whitney U tests. Cross-correlation analysis further revealed task-dependent temporal behaviors: pursuit tasks exhibited reactive tracking, whereas saccades showed anticipatory responses. Overall, the results highlight pursuit tasks as particularly informative for distinguishing timing differences and demonstrate the potential of RDWT-based EEG features combined with DTW metrics for multimodal mTBI assessment.
• Abstract（参考訳）: 軽度の外傷性脳損傷(mTBI)は、初期診断が困難である。 眼球運動機能障害はmTBIの確立したマーカーであり、眼球運動行動と下層の神経生理学の両方を捉えるポータブルツールの開発を動機付けている。 本研究では,脳波(EEG)と拡張現実(AR)をベースとしたVestibular/Ocular Motor Screening(VOMS)タスクを統合し,被検眼応答時間を推定する初期フレームワークを提案する。 冗長離散ウェーブレット変換(RDWT)駆動のディープニューラルフレームワークを用いて,帯域通過フィルタリングと平均参照により得られた前処理EEG信号を分析する。 RDWT係数は、訓練可能なゼロ位相畳み込みフィルタの対象となり、逆RDWTを介して時間領域に再構成され、2次元畳み込み層と畳み込みLSTMに基づくデコーディングを用いてチャネルワイズ時空間フィルタリングされる。 アブレーション研究では、ウェーブレットドメインフィルタリングが効果的なデノナイジング戦略として機能し、予測性能を向上させることが示されている。 スライディング・ウインドウ予測はピアソン相関(>=0.5)を用いて検証され、その後、動的時間ワープ(DTW)を用いて眼反応時間を推定した。 DTW由来のメトリクスは、Mann-Whitney UテストでサポートされているすべてのVOMタスク間で大きなオブジェクト間差を示した。 相互相関分析により、タスク依存の時間的行動が明らかにされた: 追跡タスクは反応追跡を示し、ササードは予測応答を示した。 全体としては、追跡タスクは、特にタイミングの違いを識別し、マルチモーダルmTBI評価のためのDTWメトリクスとRDWTベースのEEG機能の可能性を示すものである。

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