EEG signal based brain stimulation model to detect epileptic neurological disorders - 17/01/25

Doi : 10.1016/j.neuri.2025.100186 
Haewon Byeon a , Udit Mahajan b , Ashish Kumar c , V. Rama Krishna d , Mukesh Soni e, f, , Monika Bansal g
a Convergence Department, Korea University of Technology and Education, Cheonan, South Korea 
b Growth Analytics, EviCore by Evernorth, The Cigna Group, Franklin, TN, USA 
c School of Computer Science and Engineering, Galgotias University, Greater Noida, Uttar Pradesh, India 
d CVR College of Engineering, Hyderabad, India 
e Dr. D. Y. Patil Vidyapeeth, Pune, Dr. D. Y. Patil School of Science & Technology, Tathawade, Pune, India 
f Division of Research and Development, Lovely Professional University, Phagwara, India 
g Department Of Computer Science, SSD Women's Institute of Technology, Bathinda, India 

Corresponding author.

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Abstract

Background: Manual visual inspection and analysis of electroencephalogram (EEG) signals of patients are susceptible to the subjective influence of doctors. The introduction of GA-PSO improved the categorization accuracy of both the EP (Evoked potential) and normal groups by automatically screening and optimizing the best feature combination of brain networks. Therefore, selecting effective EEG features for automatic recognition of EP is particularly important for Neuroscience.

New method: A phase synchronization index (PSI) brain stimulation is constructed from multi-channel EEG signals, extracting 15 topological features from the perspectives of network nodes and structural functions. In order to optimize and screen feature combinations in both single and cross-frequency bands, the GA-PSO algorithm is utilized as a feature selection tool for choosing epileptic EEG network features.

Result: Feature combinations are made both within and between bands, and the optimal feature mix is found using the PSO and GA-PSO algorithms. The study found that the GA-PSO algorithm outperformed the PSO algorithm, achieving a higher EP recognition accuracy of 0.9335 under cross-frequency band conditions.

Comparison with existing methods: The results indicate that the introduction of the genetic algorithm enables the GA-PSO algorithm to maintain population diversity and avoid premature convergence to local optima, thereby enhancing the search capabilities of the population.

Conclusion: Based on the findings, topological aspects provide a good way to describe the anomalies in the brain networks of epileptic patients and enhance the classification accuracy through combination, which provides help for pathological research and clinical diagnosis of epilepsy.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

GA-PSO improved Evoked potential categorization by optimizing brain network features.
Phase synchronization index (PSI) is built from multi-channel EEG signals.
Extracted 15 topological features from network nodes and structural functions.
GA-PSO algorithm surpassed PSO, achieving 0.9335 accuracy in EP recognition.
Genetic algorithm in GA-PSO ensures diversity and avoids premature convergence.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Genetic algorithm, Brain stimulation, EEG signal, SVM, PSO


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