Previous studies have shown the superior performance of hybrid electroencephalography (EEG)/ near-infrared spectroscopy (NIRS) brain-computer interfaces (BCIs). However, it has been veiled whether the use of a hybrid EEG/NIRS modality can provide better performance for a brain switch that can detect the onset of the intention to turn on a BCI. In this study, we developed such a hybrid EEG/NIRS brain switch and compared its performance with single modality EEG- and NIRS-based brain switch respectively, in terms of true positive rate (TPR), false positive rate (FPR), onset detection time (ODT), and information transfer rate (ITR). In an offline analysis, the performance of a hybrid EEG/NIRS brain switch was significantly improved over that of EEG- and NIRS-based brain switches in general, and in particular a significantly lower FPR was observed for the hybrid EEG/NIRS brain switch. A pseudo-online analysis was additionally performed to confirm the feasibility of implementing an online BCI system with our hybrid EEG/NIRS brain switch. The overall trend of pseudo-online analysis results generally coincided with that of the offline analysis results. No significant difference in all performance measures was also found between offline and pseudo online analysis schemes when the amount of training data was same, with one exception for the ITRs of an EEG brain switch. These offline and pseudo-online results demonstrate that a hybrid EEG/NIRS brain switch can be used to provide a better onset detection performance than that of a single neuroimaging modality.

中文翻译：

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同时使用EEG和NIRS数据用于异步脑机接口，从而增强了脑开关的性能

先前的研究表明混合脑电图（EEG）/近红外光谱（NIRS）脑机接口（BCI）的优越性能。但是，已经揭露了使用混合EEG / NIRS方式是否可以为可以检测到开启BCI意图的大脑开关提供更好的性能。在这项研究中，我们开发了这种混合式EEG / NIRS脑部开关，并将其性能分别与基于真模式（TPR），假阳性率（FPR）和发作检测的单模式EEG和基于NIRS的脑部开关进行了比较。时间（ODT）和信息传输速率（ITR）。在离线分析中，与一般基于EEG和NIRS的脑部开关相比，EEG / NIRS混合脑部开关的性能有了显着提高，特别是混合EEG / NIRS大脑开关的FPR明显降低。另外还进行了伪在线分析，以确认使用我们的混合EEG / NIRS大脑开关实施在线BCI系统的可行性。伪在线分析结果的总体趋势通常与离线分析结果的趋势一致。当训练数据量相同时，在离线和伪在线分析方案之间的所有性能指标上也没有发现显着差异，但脑电图大脑开关的ITR除外。这些离线和伪在线结果表明，与单个神经成像方式相比，EEG / NIRS混合脑部开关可提供更好的发作检测性能。另外还进行了伪在线分析，以确认使用我们的混合EEG / NIRS大脑开关实施在线BCI系统的可行性。伪在线分析结果的总体趋势通常与离线分析结果的趋势一致。当训练数据量相同时，在离线和伪在线分析方案之间的所有性能指标上也没有发现显着差异，但脑电图大脑开关的ITR除外。这些离线和伪在线结果表明，与单个神经成像方式相比，EEG / NIRS混合脑部开关可提供更好的发作检测性能。另外还进行了伪在线分析，以确认使用我们的混合EEG / NIRS大脑开关实施在线BCI系统的可行性。伪在线分析结果的总体趋势通常与离线分析结果的趋势一致。当训练数据量相同时，在离线和伪在线分析方案之间的所有性能指标上也没有发现显着差异，但脑电图大脑开关的ITR除外。这些离线和伪在线结果表明，与单个神经成像方式相比，EEG / NIRS混合脑部开关可提供更好的发作检测性能。伪在线分析结果的总体趋势通常与离线分析结果的趋势一致。当训练数据量相同时，在离线和伪在线分析方案之间的所有性能指标上也没有发现显着差异，但脑电图大脑开关的ITR除外。这些离线和伪在线结果表明，与单个神经成像方式相比，EEG / NIRS混合脑部开关可提供更好的发作检测性能。伪在线分析结果的总体趋势通常与离线分析结果的趋势一致。当训练数据量相同时，在离线和伪在线分析方案之间的所有性能指标上也没有发现显着差异，但脑电图大脑开关的ITR除外。这些离线和伪在线结果表明，与单个神经成像方式相比，EEG / NIRS混合脑部开关可提供更好的发作检测性能。