While the brain connectivity network can inform the understanding and diagnosis of developmental dyslexia, its cause-effect relationships have not yet enough been examined. Employing electroencephalography signals and band-limited white noise stimulus at 4.8 Hz (prosodic-syllabic frequency), we measure the phase Granger causalities among channels to identify differences between dyslexic learners and controls, thereby proposing a method to calculate directional connectivity. As causal relationships run in both directions, we explore three scenarios, namely channels' activity as sources, as sinks, and in total. Our proposed method can be used for both classification and exploratory analysis. In all scenarios, we find confirmation of the established right-lateralized Theta sampling network anomaly, in line with the temporal sampling framework's assumption of oscillatory differences in the Theta and Gamma bands. Further, we show that this anomaly primarily occurs in the causal relationships of channels acting as sinks, where it is significantly more pronounced than when only total activity is observed. In the sink scenario, our classifier obtains 0.84 and 0.88 accuracy and 0.87 and 0.93 AUC for the Theta and Gamma bands, respectively.

过去几十年来看，越来越多地采用的非侵入性神经影像学技术越来越大的进步，以检查人脑发展。然而，这些改进并不一定是更复杂的数据分析措施，能够解释功能性大脑发育的机制。例如，从单变量（大脑中的单个区域）转变为多变量（大脑中的多个区域）分析范式具有重要意义，因为它允许调查不同脑区之间的相互作用。然而，尽管对发育大脑区域之间的相互作用进行了多变量分析，但应用了人工智能（AI）技术，使分析不可解释。本文的目的是了解电流最先进的AI技术可以通知功能性大脑发展的程度。此外，还审查了哪种AI技术基于由发育认知神经科学（DCN）框架所定义的大脑发展的过程来解释他们的学习。这项工作还提出说明可解释的AI（Xai）可以提供可行的方法来调查功能性大脑发育，如DCN框架的假设。

苏黎世认知语言处理语料库（Zuco）提供了来自两种读取范例，正常读取和特定任务读数的眼跟踪和脑电图信号。我们分析了机器学习方法是否能够使用眼睛跟踪和EEG功能对这两个任务进行分类。我们使用聚合的句子级别功能以及细粒度的单词级别来实现模型。我们在主题内和交叉对象评估方案中测试模型。所有模型都在Zuco 1.0和Zuco 2.0数据子集上进行测试，其特征在于不同的记录程序，因此允许不同的概括水平。最后，我们提供了一系列的控制实验，以更详细地分析结果。

我们在动态环境中跟踪多个物体的能力使我们能够执行日常任务，例如驾驶，运动运动和在拥挤的购物中心行走。尽管有关多个对象跟踪（MOT）任务的三十年文献，但基本和交织的神经机制仍然知之甚少。在这里，我们研究了脑电图（EEG）神经相关性及其在3D-MOT任务的三个阶段的变化，即识别，跟踪和回忆。我们记录了24名参与者的脑电图活动，而他们执行了3D-MOT任务，其中有1、2或3个目标，其中一些试验被横向进行，有些则没有。我们观察到从跟踪到回忆时，集中注意力与工作记忆过程之间似乎是一种交接。我们的发现表明，在跟踪过程中，从额叶区域的三角洲和theta频率有很强的抑制作用，随后在召回过程中对这些相同频率的激活强烈（重新）激活。我们的结果还显示了在识别阶段和召回阶段的对侧延迟活性（CDA），但在跟踪过程中没有。

阅读理解是一个复杂的认知过程，涉及许多人类大脑活动。大量作品研究了在信息检索相关方案中阅读理解的模式和注意力分配。但是，关于阅读理解过程中人脑中发生的事情以及这些认知活动如何影响信息检索过程，知之甚少。此外，随着脑成像技术（例如脑电图（EEG））的进步，几乎可以实时收集大脑信号，并探索是否可以用作反馈来促进信息获取性能。在本文中，我们仔细设计了一项基于实验室的用户研究，以调查阅读理解过程中的大脑活动。我们的发现表明，神经反应随着不同类型的阅读内容而变化，即可以满足用户信息需求和无法无法满足的内容的内容。我们建议在阅读理解过程中以微观时间量表以微观时间量表来支持各种认知活动，例如认知负载，语义主题理解和推论处理。从这些发现中，我们说明了一些有关信息检索任务的见解，例如排名模型构建和界面设计。此外，我们建议有可能检测主动现实世界系统的阅读理解状态。为此，我们为基于脑电图的阅读理解建模（UERCM）提出了一个统一的框架。为了验证其有效性，我们基于脑电图特征进行了大量的实验，以进行两项阅读理解任务：回答句子分类和回答提取。结果表明，通过大脑信号提高两个任务的性能是可行的。

上肢运动分类将输入信号映射到目标活动，是控制康复机器人技术的关键领域之一。分类器接受了康复系统的培训，以理解上肢无法正常工作的患者的欲望。肌电图（EMG）信号和脑电图（EEG）信号广泛用于上肢运动分类。通过分析实时脑电图和EMG信号的分类结果，系统可以理解用户的意图，并预测人们希望执行的事件。因此，它将为用户提供外部帮助，以协助一个人进行活动。但是，由于嘈杂的环境，并非所有用户都处理有效的脑电图和EMG信号。实时数据收集过程中的噪声污染了数据的有效性。此外，并非所有患者由于肌肉损伤和神经肌肉疾病而处理强大的EMG信号。为了解决这些问题，我们想提出一种新颖的决策级多传感器融合技术。简而言之，该系统将将EEG信号与EMG信号集成，从两个来源检索有效的信息以了解和预测用户的需求，从而提供帮助。通过对包含同时记录的脑电图和EMG信号的公开途径数据集进行测试，我们设法结论了新型系统的可行性和有效性。

通过脑电图信号的情绪分类取得了许多进步。但是，诸如缺乏数据和学习重要特征和模式之类的问题始终是具有在计算和预测准确性方面改进的领域。这项工作分析了基线机器学习分类器在DEAP数据集上的性能以及一种表格学习方法，该方法提供了最新的可比结果，从而利用了性能提升，这是由于其深度学习架构而无需部署重型神经网络。

功能连接是研究大脑振荡活动的关键方法，以便为神经元相互作用的潜在动态提供重要见解，并且主要用于脑活动分析。建立脑电脑界面信息几何的进步，我们提出了一种新颖的框架，它结合了功能连接估计和基于协方差的管道来对精神状态进行分类，例如电机图像。针对每个估算器培训的riemannian分类器，并且集合分类器将决策组合在每个特征空间中。提供了对功能连接估计器的全面评估，并在不同的条件和数据集上评估最佳表演管道，称为岩酮。使用Meta分析在数据集中聚合结果，FUCONE比所有最先进的方法更好地执行。性能增益主要是对特征空间的改进的改进的改进，增加了集合分类器相对于和内部主题间变异性的鲁棒性。

The access to activity of subcortical structures offers unique opportunity for building intention dependent brain-computer interfaces, renders abundant options for exploring a broad range of cognitive phenomena in the realm of affective neuroscience including complex decision making processes and the eternal free-will dilemma and facilitates diagnostics of a range of neurological deceases. So far this was possible only using bulky, expensive and immobile fMRI equipment. Here we present an interpretable domain grounded solution to recover the activity of several subcortical regions from the multichannel EEG data and demonstrate up to 60% correlation between the actual subcortical blood oxygenation level dependent sBOLD signal and its EEG-derived twin. Then, using the novel and theoretically justified weight interpretation methodology we recover individual spatial and time-frequency patterns of scalp EEG predictive of the hemodynamic signal in the subcortical nuclei. The described results not only pave the road towards wearable subcortical activity scanners but also showcase an automatic knowledge discovery process facilitated by deep learning technology in combination with an interpretable domain constrained architecture and the appropriate downstream task.

在这项工作中，我们提出了一种基于从Marmoset猴的大脑收集的局部场潜在数据，提出了与帕金森病相关的新生物物理计算模型。帕金森病是一种神经退行性疾病，与大量NIGRA PARSCACTCA的多巴胺能神经元的死亡有关，这影响了大脑基底神经节 - 丘脑 - 皮质神经元电路的正常动态。尽管存在多种疾病的机制，但仍然缺少这些机制和分子发病机制的完整描述，仍然没有治愈。为了解决这种差距，已经提出了类似于动物模型中发现的神经生物学方面的计算模型。在我们的模型中，我们执行了一种数据驱动方法，其中使用差分演变优化了一组生物学限制参数。进化模型成功地类似于来自健康和Parkinsonian Marmoset脑数据的单神经元均值射击和局部场势的光谱签名。据我们所知，这是帕金森病的第一个基于来自Marmoset Monkeys的七个脑区域的同时电生理学记录的第一个计算模型。结果表明，该拟议的模型可以促进PD机制的调查，并支持可以表明新疗法的技术的发展。它还可以应用于其他计算神经科学问题，其中可以使用生物数据来适应大规模模型的脑电路。

生物医学决策涉及来自不同传感器或来自不同信道的多个信号处理。在这两种情况下，信息融合发挥着重要作用。在脑电图循环交替模式中，在这项工作中进行了深度学习的脑电图通道的特征级融合。通过两个优化算法，即遗传算法和粒子群优化优化了频道选择，融合和分类程序。通过融合来自多个脑电图信道的信息来评估开发的方法，用于夜间胸癫痫和没有任何神经疾病的患者的患者，与其他艺术艺术的工作相比，这在显着更具挑战性。结果表明，两种优化算法都选择了一种具有类似特征级融合的可比结构，包括三个脑电图通道，这与帽协议一致，以确保多个通道的唤起帽检测。此外，两种优化模型在接收器的工作特性曲线下达到了0.82的一个区域，平均精度为77％至79％，这是在专业协议的上部范围内的结果。尽管数据集是困难的数据集，所提出的方法仍处于最佳状态的上层，并且具有困难的数据集，并且具有在不需要任何手动过程的情况下提供全自动分析的优点。最终，模型显示出抗噪声和有弹性的多声道损耗。

我们展示了一个新的数据集和基准，其目的是在大脑活动和眼球运动的交叉口中推进研究。我们的数据集EEGEYENET包括从三种不同实验范式中收集的356个不同受试者的同时脑电图（EEG）和眼睛跟踪（ET）录像。使用此数据集，我们还提出了一种评估EEG测量的凝视预测的基准。基准由三个任务组成，难度越来越高：左右，角度幅度和绝对位置。我们在该基准测试中运行大量实验，以便根据经典机器学习模型和大型神经网络提供实心基线。我们释放了我们的完整代码和数据，并提供了一种简单且易于使用的界面来评估新方法。

State-of-the-art performance in electroencephalography (EEG) decoding tasks is currently often achieved with either Deep-Learning or Riemannian-Geometry-based decoders. Recently, there is growing interest in Deep Riemannian Networks (DRNs) possibly combining the advantages of both previous classes of methods. However, there are still a range of topics where additional insight is needed to pave the way for a more widespread application of DRNs in EEG. These include architecture design questions such as network size and end-to-end ability as well as model training questions. How these factors affect model performance has not been explored. Additionally, it is not clear how the data within these networks is transformed, and whether this would correlate with traditional EEG decoding. Our study aims to lay the groundwork in the area of these topics through the analysis of DRNs for EEG with a wide range of hyperparameters. Networks were tested on two public EEG datasets and compared with state-of-the-art ConvNets. Here we propose end-to-end EEG SPDNet (EE(G)-SPDNet), and we show that this wide, end-to-end DRN can outperform the ConvNets, and in doing so use physiologically plausible frequency regions. We also show that the end-to-end approach learns more complex filters than traditional band-pass filters targeting the classical alpha, beta, and gamma frequency bands of the EEG, and that performance can benefit from channel specific filtering approaches. Additionally, architectural analysis revealed areas for further improvement due to the possible loss of Riemannian specific information throughout the network. Our study thus shows how to design and train DRNs to infer task-related information from the raw EEG without the need of handcrafted filterbanks and highlights the potential of end-to-end DRNs such as EE(G)-SPDNet for high-performance EEG decoding.

数字虚假信息的传播（又称“假新闻”）可以说是互联网上最重要的威胁之一，它可能造成大规模的个人和社会伤害。虚假新闻攻击的敏感性取决于互联网用户在阅读后是否认为虚假新闻文章/摘要是合法的。在本文中，我们试图通过神经认知方法来深入了解用户对以文本为中心的假新闻攻击的敏感性。我们通过脑电图调查了与假/真实新闻有关的神经基础。我们与人类用户进行实验，以彻底调查用户对假/真实新闻的认知处理和认知处理。我们分析了不同类别新闻文章的假/真实新闻检测任务相关的神经活动。我们的结果表明，在人脑处理假新闻与真实新闻的方式上可能没有统计学意义或自动可推断的差异，而当人们受到（真实/假）新闻与安息状态甚至之间的差异时，会观察到明显的差异一些不同类别的假新闻。这一神经认知发现可能有助于证明用户对假新闻攻击的敏感性，这也从行为分析中得到了证实。换句话说，假新闻文章似乎与行为和神经领域的真实新闻文章几乎没有区别。我们的作品旨在剖析假新闻攻击的基本神经现象，并通过人类生物学的极限解释了用户对这些攻击的敏感性。我们认为，对于研究人员和从业者来说，这可能是一个显着的见解楷模

衡量心理工作量的主要原因是量化执行任务以预测人类绩效的认知成本。不幸的是，一种评估具有一般适用性的心理工作量的方法。这项研究提出了一种新型的自我监督方法，用于从脑电图数据中使用深度学习和持续的大脑率，即认知激活的指标，而无需人类声明性知识，从而从脑电图数据进行了精神负荷建模。该方法是可培训的卷积复发性神经网络，该神经网络可通过空间保留脑电图数据的光谱地形图训练，以适合大脑速率变量。发现证明了卷积层从脑电图数据中学习有意义的高级表示的能力，因为受试者内模型的测试平均绝对百分比误差平均为11％。尽管确实提高了其准确性，但增加了用于处理高级表示序列的长期期内存储层并不重要。发现指出，认知激活的高级高水平表示存在准稳定的块，因为它们可以通过卷积诱导，并且似乎随着时间的流逝而彼此依赖，从而直观地与大脑反应的非平稳性质相匹配。跨主体模型，从越来越多的参与者的数据诱导，因此包含更多的可变性，获得了与受试者内模型相似的精度。这突出了人们在人们之间诱发的高级表示的潜在普遍性，这表明存在非依赖于受试者的认知激活模式。这项研究通过为学者提供一种用于心理工作负载建模的新型计算方法来促进知识的体系，该方法旨在通常适用，不依赖于支持可复制性和可复制性的临时人工制作的模型。

科学家经常使用观察时间序列数据来研究从气候变化到民间冲突再到大脑活动的复杂自然过程。但是对这些数据的回归分析通常假定简单的动态。深度学习的最新进展使从语音理解到核物理学再到竞争性游戏的复杂过程模型的表现实现了令人震惊的改进。但是深度学习通常不用于科学分析。在这里，我们通过证明可以使用深度学习，不仅可以模仿，而且可以分析复杂的过程，在保留可解释性的同时提供灵活的功能近似。我们的方法 - 连续时间反向逆转回归神经网络（CDRNN） - 放宽标准简化的假设（例如，线性，平稳性和同质性）对于许多自然系统来说是不可信的，并且可能会严重影响数据的解释。我们评估CDRNNS对人类语言处理，这是一个具有复杂连续动态的领域。我们证明了行为和神经影像数据中预测可能性的显着改善，我们表明CDRNN可以在探索性分析中灵活发现新型模式，在确认分析中对可能的混杂性提供强有力的控制，并打开否则就可以使用这些问题来进行研究，这些问题否则就可以使用这些问题来进行研究，而这些问题否则就可以使用这些问题进行研究，而这些问题否则就可以使用这些问题进行研究。观察数据。

在过去的几年中，深度学习用于脑电图（EEG）分类任务一直在迅速增长，但其应用程序受到EEG数据集相对较小的限制。数据扩展包括在培训过程中人为地增加数据集的大小，它一直是在计算机视觉或语音等应用程序中获得最新性能的关键要素。尽管文献中已经提出了一些脑电图数据的增强转换，但它们对跨任务的绩效的积极影响仍然难以捉摸。在这项工作中，我们提出了对主要现有脑电图增强的统一和详尽的分析，该分析在常见的实验环境中进行了比较。我们的结果强调了为睡眠阶段分类和大脑计算机界面界面的最佳数据增强，在某些情况下显示预测功率改善大于10％。

信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件，具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据，图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能，数据驱动，信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述，旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题，从基础到工业研究，以简明的主题部分组织，反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外，它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。

口吃是一种言语障碍，在此期间，语音流被非自愿停顿和声音重复打断。口吃识别是一个有趣的跨学科研究问题，涉及病理学，心理学，声学和信号处理，使检测很难且复杂。机器和深度学习的最新发展已经彻底彻底改变了语音领域，但是对口吃的识别受到了最小的关注。这项工作通过试图将研究人员从跨学科领域聚集在一起来填补空白。在本文中，我们回顾了全面的声学特征，基于统计和深度学习的口吃/不足分类方法。我们还提出了一些挑战和未来的指示。

本文介绍了机器学习推动的各种脑电图应用程序和当前的脑电图市场生态系统。使用脑电图越来越多的开放医疗和健康数据集鼓励数据驱动的研究，并有望通过知识发现和机器学习数据科学算法开发来改善患者护理的神经病学。这项工作导致各种脑电图发展，目前构成了新的脑电图市场。本文试图对脑电图市场进行全面的调查，并涵盖脑电图的六个重要应用，包括诊断/筛查，药物开发，神经营销，日常健康，元元和年龄/残疾援助。这项调查的重点是研究领域与商业市场之间的比较和对比。我们的调查指出了脑电图的当前局限性，并指示了上面列出的每个脑电图应用程序的研究和商机的未来方向。根据我们的调查，对基于机器学习的脑电图应用程序的更多研究将导致与脑电图相关的更强大的市场。越来越多的公司将使用研究技术并将其应用于现实生活中。随着与EEG相关的市场的增长，与EEG相关的设备将收集更多的脑电图数据，并且将有更多的EEG数据供研究人员在他们的研究中使用，以作为一个良性周期。我们的市场分析表明，在上面列出的六个应用程序中使用脑电图数据和机器学习有关的研究指向脑电图生态系统和机器学习世界的增长和发展的明确趋势。