DeeperBrain: A Neuro-Grounded EEG Foundation Model Towards Universal BCI

普遍性(动力系统) 计算机科学 忠诚 人工智能 嵌入 高保真 编码(内存) 机器学习 脑-机接口 脑电图 强化学习 判别式 编码(集合论) 动力系统理论 代表(政治) 频道(广播) 理论计算机科学 利用 编码(社会科学) 特征学习 计算 深层神经网络
作者
Jiquan Wang,Sha Zhao,Yangxuan Zhou,Yiming Kang,Shijian Li,Gang Pan
出处
期刊:Cornell University - arXiv [Cornell University]
标识
DOI:10.48550/arxiv.2601.06134
摘要

Electroencephalography (EEG) foundation models hold significant promise for universal Brain-Computer Interfaces (BCIs). However, existing approaches often rely on end-to-end fine-tuning and exhibit limited efficacy under frozen-probing protocols, lacking the intrinsic universality required for broad generalization. This limitation stems from adapting general-purpose sequence architectures that overlook the biophysical and dynamical principles of neural activity. To bridge this gap, we propose DeeperBrain, a neuro-grounded foundation model integrating domain-specific inductive biases into its model design and learning objectives. Architecturally, DeeperBrain incorporates a volume conduction-aware channel encoding to model spatial mixing via 3D geometry, and a neurodynamics-aware temporal encoding capturing slow adaptations using oscillatory and exponential bases. For pretraining, we introduce a dual-objective strategy combining Masked EEG Reconstruction (MER) for local fidelity and Neurodynamics Statistics Prediction (NSP). NSP enforces alignment with macroscopic brain states by predicting interpretable order parameters, including spectral power, functional connectivity, cross-frequency coupling, and dynamic complexity. Extensive experiments demonstrate that DeeperBrain achieves state-of-the-art or highly competitive performance under end-to-end fine-tuning. Crucially, it maintains superior efficacy under a rigorous frozen-probing protocol, verifying that embedding neuroscientific first principles endows learned representations with the intrinsic universality essential for universal BCI. The code will be publicly available.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
领导范儿的应助被零点过十分采纳,获得10
刚刚
LYSM的应助被中中采纳,获得10
刚刚
十二的应助被傲娇的棉花糖采纳,获得10
刚刚
余额发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
香蕉千风完成签到 ,获得积分10
1秒前
章早立完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
orad完成签到,获得积分20
1秒前
tata完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
笑点低明轩完成签到,获得积分20
2秒前
2秒前
yidianban10发布了新的文献求助10
2秒前
yoshlpzxr发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
blink_gmx完成签到,获得积分10
3秒前
无极微光的应助被牛牛牛采纳,获得20
3秒前
3秒前
长孙灵雁发布了新的文献求助30
3秒前
4秒前
JamesPei的应助被跑跑采纳,获得10
4秒前
半生瓜发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
路小雨发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
晚风完成签到,获得积分10
5秒前
无花果的应助被Cara采纳,获得80
5秒前
5秒前
6秒前
慕阿马发布了新的文献求助10
6秒前
然嘻嘻完成签到 ,获得积分10
6秒前
FFF发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
醉烟霞发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
淹死的鱼发布了新的文献求助10
7秒前
flea完成签到,获得积分10
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Narrative Disclosure and Earnings Performance: Evidence from R&D Disclosures 1050
内視鏡下経鼻経蝶形骨洞手術術後SIADHに対する予防的水制限の安全性と有効性の検討 1000
Positive Psychology 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8007444
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9457751
关于积分的说明 21167994
捐赠科研通 7579935
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3382704
关于科研通互助平台的介绍 2515195
邀请新用户注册赠送积分活动 2417495