Deep learning-based multi-brain capsule network for Next-Gen Clinical Emotion recognition using EEG signals - 08/05/25

Doi : 10.1016/j.neuri.2025.100203 
Ritu Dahiya a , Mamatha G b , Shila Sumol Jawale c , Santanu Das d , Sagar Choudhary e , Vinod Motiram Rathod f , Bhawna Janghel Rajput g, ⁎
a Dept. of Chemistry, Chhotu Ram Arya College, Sonepat, Haryana, India 
b Department of Management Studies, Sri Siddhartha Institute of Business Management, Tumkur, Karnataka, India 
c Department of Computer Engineering, Somaiya School of Engineering (formerly K J Somaiya College of Engineering), Somaiya Vidyavihar University, Vidyavihar, Mumbai, Maharashtra, India 
d Department of Biotechnology, Seshadripuram First Grade College, Yelahanka New Town, Bangalore, India 
e Department of Mathematics, Bioinformatics, and Computer Application, MANIT, Bhopal, Madhya Pradesh, India 
f Bharati Vidyapeeth Deemed University, Department of Engineering and Technology, Navi Mumbai, Maharashtra, India 
g Department of Computer Science and Engineering, Rungta College of Engineering and Technology, Bhilai, Chhattisgarh, India 

⁎Corresponding author.

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Abstract

Deep learning techniques are crucial for next-generation clinical applications, particularly in Next-Gen Clinical Emotion recognition. To enhance classification accuracy, we propose an Attention mechanism based Capsule Network Model (At-CapNet) for Multi-Brain Region. EEG-tNIRS signals were collected using Next-Gen Clinical Emotion-inducing visual stimuli to construct the TYUT3.0 dataset, from which EEG and tNIRS features were extracted and mapped into matrices. A multi-brain region attention mechanism was applied to integrate EEG and tNIRS features, assigning different weights to features from distinct brain regions to obtain high-quality primary capsules. Additionally, a capsule network module was introduced to optimize the number of capsules entering the dynamic routing mechanism, improving computational efficiency. Experimental validation on the TYUT3.0 Next-Gen Clinical Emotion dataset demonstrates that integrating EEG and tNIRS improves recognition accuracy by 1.53% and 14.35% compared to single-modality signals. Moreover, the At-CapNet model achieves an average accuracy improvement of 4.98% over the original CapsNet model and outperforms existing CapsNet-based Next-Gen Clinical Emotion recognition models by 1% to 5%. This research contributes to the advancement of non-invasive neurotechnology for precise Next-Gen Clinical Emotion recognition, with potential implications for next-generation clinical diagnostics and interventions.

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

Keywords : Clinical emotion recognition, Transactional NIRS, Capsule network, Deep learning, EEG


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  • Sachin Gupta, Mustafa Mudhafar, Yogini Dilip Borole, V. Mahalakshmi, Janjhyam Venkata Naga Ramesh, Muhammad Attique Khan

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