文献速递

训练脑机接口解码器,通常要给每位新受试者重新采集几千次带标注的试验数据,这既费时,对患者也是负担。颅内脑电的难点还在于,电极触点位置和神经解剖结构因人而异,自监督学习在这类数据上一直不好做。Ben Tang、Zachary Spalding和Gregory B. Cogan提出的MAPA方法,用两种空间编码解决个体差异问题,在跨受试者测试中把所需标注试验从约3500次压到约164次,减少九成以上。
自监督预训练的思路是用跨受试者累积的未标注脑电记录,让模型先学到通用的神经信号特征。所谓未标注,就是只有脑电波形,没有同步记录的行为或任务标签。这类数据采集简单、积累量大,但此前在颅内脑电上用得不多,原因就是电极布局和脑解剖的个体差异太大。
MAPA基于掩码自编码器,随机遮住一部分输入信号,让模型根据剩余信号把被遮住的部分还原出来,这个过程只用未标注数据就能完成。在此基础上,MAPA加了两种空间编码来应对颅内脑电的个体差异。
第一种是解剖区域嵌入,为每个电极触点标注它所在的大脑解剖区域,让模型知道这个触点采的是哪块皮层的信号。第二种是相对位置编码,保留触点之间的空间关系,不依赖固定的电极排列。研究称两者结合使模型内部提取的特征能够迁移到没见过的受试者,并适用于多种解码任务。
研究团队在Neuroprobe基准上做了测试。这个基准覆盖会话内、跨会话和跨受试者三种评估模式,分别考察模型在同一次采集、不同时间采集和完全陌生受试者上的表现。MAPA在三种模式下均刷新了此前最好成绩,且不需要对新数据做微调。
跨受试者模式下的结果最直观。用MAPA提取的特征加上一个最简单的线性分类器,只需约164次带标注试验就能达到无预训练时约3500次试验的准确率,标注需求减少九成以上。
植入式脑机接口落地的一个障碍就在校准环节。每位患者植入电极后都要花大量时间做标注任务来训练解码器,对患者和临床团队都是负担。如果预训练能把标注需求压到原来的十分之一以下,校准流程会轻很多。作者认为这项工作表明,自监督预训练可以扩展到个体差异很大的颅内脑电记录。
该研究为预印本,尚未经同行评审。基准测试成绩不等于临床效果,从Neuroprobe上的数字到真正缩短患者的校准时间,还需要在临床植入场景下验证。论文共15页,含5幅图,代码已在GitHub公开。
颅内脑电记录也广泛用于癫痫监测。脑机百科此前收录,2026年9月有研究验证植入级脑机接口能保留癫痫诊断所需的高频振荡信号,2026年7月另一项研究用深度学习从发作间期脑电定位致痫区,完成了161名患者的跨中心验证。
164次试验对应的具体时间取决于任务设计和信号采集速率,论文没有给出分钟数。下一步要看的是MAPA在活体植入场景下能否保持同样的标注效率。
基于MAPA特征的线性探针只需约164次带标注试验即可达到无预训练时3500次试验的准确率,标注需求减少90%以上
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