探索基于脑电图引导的虚拟现实注意力训练用于压力检测与缓解:一种机器学习方法
《Machine Learning and Knowledge Extraction》:Exploring EEG-Guided Virtual Reality-Based Attention Training for Stress Detection and Reduction: A Machine Learning Approach
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时间:2026年08月23日
来源:Machine Learning and Knowledge Extraction 8.4
摘要
我们探讨了基于技术的注意力训练(AT),尤其是虚拟现实(VR),作为压力管理工具的潜力。全球范围内心理压力日益上升,研究人员越来越多地利用沉浸式技术、可穿戴传感器和机器学习(ML)进行检测和控制。这项可行性研究利用脑电图(EEG)信号和自动分类,考察了全沉浸式基于 VR 的注意力训练对心理压力的影响。我们设计了针对不同注意力类型的虚拟练习,并利用机器学习框架分析脑电图反应;由此产生的数据集收集于阿拉伯科学技术学院(埃及亚历山大),已公开提供。为了获得无偏估计,我们采用无泄漏评估方法,即在分割成重叠窗口之前按时间进行训练/测试集划分,从而确保相邻窗口不会同时出现在两个集合中。针对特定受试者的基于树的分类器检测到压力的平均准确率约为 97%,而留一受试者交叉验证(LOSO)的结果约为 67%,这表明个体压力特征显著,从而促使采用针对特定受试者的策略。利用这些模型,我们比较了注意力训练前后由分类器预测的压力片段数量,并采用 T 分布随机近邻嵌入(t-SNE)和统一流形近似与投影(UMAP)对特征空间进行可视化。在针对特定受试者的模型下,注意力训练后预测的压力片段数量有所减少(Wilcoxon 符号秩检验);然而,由于这种减少既未得到非循环(LOSO)检测器的证实,也未得到质心分离度指标的证实,我们将其解释为一种探索性的、基于分类器预测的效果,而非经过独立验证的压力减轻。研究结果凸显了将沉浸式 VR 与脑电图引导分析相结合以支持心理健康的潜力以及当前局限。
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