定量生物学 > 神经与认知
[提交于 2025年7月16日
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标题: 基于EEG融合的数字孪生脑在虚拟场景中的自动驾驶
标题: EEG-fused Digital Twin Brain for Autonomous Driving in Virtual Scenarios
摘要: 当前的方法通常将生物物理大脑模型与功能性磁共振成像(fMRI)数据相结合——虽然提供了毫米级的空间分辨率(0.5-2 mm^3体素),但这些方法在连续任务中追踪快速神经动态时受到有限的时间分辨率(>0.5 Hz)的限制。 相反,脑电图(EEG)提供了毫秒级的时间精度(<=1 ms采样率),可用于连续任务执行的实时指导,尽管其空间分辨率较低。 为了调和这些互补的模态,我们提出了一种可推广的贝叶斯推断框架,将高空间分辨率的结构磁共振成像(sMRI)与高时间分辨率的EEG相结合,构建一个生物现实的数字孪生大脑(DTB)模型。 该框架建立了毫秒级EEG与sMRI衍生的尖峰网络之间的体素级映射,并通过一个受大脑启发的自动驾驶模拟来展示其转化潜力。 我们的EEG-DTB模型实现了以下能力:(1) 生物学上合理的EEG信号生成(静息态0.88,任务态0.60相关性),任务态的模拟信号在转向预测方面优于随机和经验信号(p<0.05);(2) 在CARLA模拟器中使用解码的转向角度成功实现自动驾驶。 所提出的方法开创了一种新的范式,用于研究感觉运动整合以及感知-行动循环的机制研究和脑启发控制系统的开发。
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