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Affective Brain–Computer Interfaces (aBCIs): A Tutorial

脑-机接口 计算机科学 接口(物质) 认知 人机交互 工作量 信号(编程语言) 脑电图 心理学 神经科学 气泡 最大气泡压力法 并行计算 程序设计语言 操作系统
作者
Dongrui Wu,Bao‐Liang Lu,Bin Hu,Zhigang Zeng
出处
期刊:Proceedings of the IEEE [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:111 (10): 1314-1332 被引量:23
标识
DOI:10.1109/jproc.2023.3277471
摘要

A brain–computer interface (BCI) enables a user to communicate directly with a computer using only the central nervous system. An affective BCI (aBCI) monitors and/or regulates the emotional state of the brain, which could facilitate human cognition, communication, decision-making, and health. The last decade has witnessed rapid progress in aBCI research and applications, but there does not exist a comprehensive and up-to-date tutorial on aBCIs. This tutorial fills the gap. It introduces first the basic concepts of BCIs and then, in detail, the individual components in a closed-loop aBCI system, including signal acquisition, signal processing, feature extraction, emotion recognition, and brain stimulation. Next, it describes three representative applications of aBCIs, i.e., cognitive workload recognition, fatigue estimation, and depression diagnosis and treatment. Several challenges and opportunities in aBCI research and applications, including brain signal acquisition, emotion labeling, diversity and size of aBCI datasets, algorithm comparison, negative transfer in emotion recognition, and privacy protection and security of aBCIs, are also explained.
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