[论文解读] Analysis of tagging latency when comparing event-related potentials

Grégoire Cattan, Anton Andreev+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2018

EEG and Brain-Computer Interfaces参考文献 7被引用 7

一句话总结

本文分析了屏幕刷新率和刺激位置等技术因素如何影响事件相关电位（ERP）研究中的标记延迟，提出了估计和校正这些延迟的方法。通过识别EEG标记流程中的定时抖动来源，作者提高了不同显示系统之间ERP比较的准确性，确保人机交互研究中可靠的时间测量。

ABSTRACT

Event-related potentials (ERPs) are very small voltage produced by the brain in response to external stimulation. In order to detect and evaluate an ERP in an ongoing electroencephalogram (EEG), it is necessary to tag the EEG with the exact onset time of the stimulus. We define the latency as the delay between the time the tagging command is sent and the detection of the stimulus on the screen. Failing to control sequencing in the tagging pipeline causes problems when interpreting latency, in particular when comparing ERPs generated from stimuli displayed by different systems. In this work, we present number of technical aspects which can influence latency such as the refresh rate of the screen or the display of a stimulus at different screen location. A few propositions are suggested to estimate and correct this latency.

研究动机与目标

• 识别影响ERP实验中标记延迟的技术因素。
• 解决在不同系统上显示刺激时ERP比较不一致的问题。
• 提出实用的方法以估计和校正EEG标记流程中的延迟。
• 通过控制刺激呈现中的定时抖动，提高ERP测量的可靠性。
• 支持在人机交互研究中对神经反应的准确解释。

提出的方法

• 分析从发送标记命令到屏幕上实际刺激呈现之间的时间延迟。
• 评估屏幕刷新率对刺激呈现时间的影响。
• 研究屏幕上的刺激位置如何因渲染和同步差异而影响延迟。
• 基于硬件和软件时间测量提出延迟估计技术。
• 引入校正策略，以对齐不同显示系统之间的ERP测量。
• 采用受控实验设置，量化EEG标记流程中的时间偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 EEG标记系统在ERP测量中延迟的主要来源是什么？
• RQ2 屏幕刷新率如何影响ERP实验中刺激呈现时间的准确性？
• RQ3 屏幕上的刺激位置在多大程度上影响标记延迟？
• RQ4 如何量化和校正不同显示系统之间的时间偏差？
• RQ5 哪些方法可以提高在异构实验设置中ERP比较的可靠性？

主要发现

• 屏幕刷新率显著影响刺激呈现中可实现的最小延迟。
• 屏幕上的刺激位置因渲染和同步差异而引入可变延迟。
• 延迟抖动可达到数毫秒，影响ERP起始时间检测的精确性。
• 系统性地测量和校正延迟可提高ERP比较的一致性。
• 所提出的校正方法减少了不同显示系统之间的时序偏差，增强了数据可靠性。
• 准确估计标记延迟对于EEG研究中跨系统ERP比较的有效性至关重要。