SVM-enhanced attention mechanisms for motor imagery EEG classification in brain-computer interfaces

Frontiers in Neuroscience, 2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3389/fnins.2025.1622847
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Brain-Computer Interfaces (BCIs) leverage brain signals to facilitate communication and control, particularly benefiting individuals with motor impairments. Motor imagery (MI)-based BCIs, utilizing non-invasive electroencephalography (EEG), face challenges due to high signal variability, noise, and class overlap. Deep learning architectures, such as CNNs and LSTMs, have improved EEG classification but still struggle to fully capture discriminative features for overlapping motor imagery classes. This study introduces a hybrid deep neural architecture that integrates Convolutional Neural Networks, Long Short-Term Memory networks, and a novel SVM-enhanced attention mechanism. The proposed method embeds the margin maximization objective of Support Vector Machines directly into the self-attention computation to improve interclass separability during feature learning. We evaluate our model on four benchmark datasets: Physionet, Weibo, BCI Competition IV 2a, and 2b, using a Leave-One-Subject-Out (LOSO) protocol to ensure robustness and generalizability. Results demonstrate consistent improvements in classification accuracy, F1-score, and sensitivity compared to conventional attention mechanisms and baseline CNN-LSTM models. Additionally, the model significantly reduces computational cost, supporting real-time BCI applications. Our findings highlight the potential of SVM-enhanced attention to improve EEG decoding performance by enforcing feature relevance and geometric class separability simultaneously.