I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in g  a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   3 6 ,   N o .   2 ,  N o v e m b e r   20 24 ,   pp.   1 023 ~ 1 029   I S S N:  2 502 - 4 7 52 ,   DO I :  10 . 11591/i j e e cs .v 3 6 . i 2 . pp 1 023 - 1 029             1023     Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // ij e e cs . iaes c or e . c om   T ow ar d s  au t om at e d  c la ssi f ic at io n  of  c ogn itiv e  s t at e s :   R ie m a n n ia n  ge o m e t r y  an d  sp e c t r al  e m b e d d in g  i n  E E G  d at a       M an j u n at h a   S id d a p p a 1 ,   K e m p ah an u m aiah   M .   Ravik u m a r 2 ,   Nage n d r a  K u m ar   M ad e gowda 3   1 D e pa r tm e nt   of  E l e c tr o ni c s   a nd   C o mm uni c a ti o ns , S J C I T , C hi c k ba ll a pur , I ndi a   2 D e pa r tm e nt   of  E l e c tr o ni c s   a nd   C o mm uni c a ti o n, V i ve ka na nd I ns ti tu te   of   T e c hn o l o g y ,  B a nga lo r e , I ndi a   3 D e pa r tm e nt   of  E l e c tr o ni c s   a nd   C o mm uni c a ti o ns , A ks ha y a  I ns t it ut e   of   T e c hn o l o g y ,  T uma kur u, I nd ia       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d  M a r   15 ,   202 4   R e vi s e d  J u n   27 ,  202 4   A c c e pt e d  J u l   14 ,   202 4       O u r  r e s e ar c h   e x p l o r e s   t h e  ap p l i c at i o n   o f  R i em an n i a n   g e o me t r y   an d   s p ec t ral   em b ed d i n g   i n   t h e   co n t e x t   o f  el ec t ro e n ce p h a l o g ra m   (E E G )  s i g n al   a n al y s i s   fo r  c o g n i t i v e  s t at e   c l as s i fi c at i o n .   L e v e rag i n g   t h e  P y R i eman n   l i b rar y   an d   t h e  A l p h aW a v e s   d at as e t ,   o u r  s t u d y   em p l o y s   co v ar i an ce  e s t i m at i o n   a n d   t h e  mi n i m u m  d i s t an ce   t o   me an   (MD M)   c l as s i fi e r   w i t h i n   a  m a c h i n e  l e ar n i n g   p i p e l i n e .   T h e   cl as s i fi c at i o n   a ccu ra cy   i s   as s e s s ed   t h r o u g h   s t rat i fi ed   k - f o l d   c ro s s - v al i d at i o n .   F u rt h e r m o r e ,   w e  i n t ro d u ce  a  n o v e l   v i s u al i zat i o n   ap p ro ac h   b y   c a l c u l at i n g   t h e  s p ec t ral   em b e d d i n g   o f   c o v ari a n ce  m at ri ce s ,   p ro v i d i n g   i n s i g h t s   i n t o   t h e  u n d e rl y i n g   s t ru c t u r e  o f  t h e  E E G   ep o c h s .   O u r   fi n d i n g s   s h o w c as e  t h e   p o t en t i al   o f  Ri em a n n i an   g e o me t r y   an d   s p ec t ral   em b ed d i n g   as   p o w e rf u l   t o o l s   i n   t h e  d o m ai n   o f  E E G - b as e d   co g n i t i v e  s t at e   c l as s i fi c at i o n ,   c o n t ri b u t i n g   t o   t h e  b r o ad e r  f i e l d   o f   b rai n   s i g n a l   an a l y s i s   an d   p av i n g   t h e   w a y   fo r  au t o m at e d   a n d   ad v an ced   n eu ro co g n i t i v e   s t u d i e s .   K e y w o r d s :   B r a i n - c o m put e r   i n t e r f a c e   C o gni t i v e   s t a t e   c l a s s if i c a t i o n   E l e c t r o e n c e p h a l o gr a m   M u l t i v a r i a t e   n e ur o i m a g i ng   S i g n a l   pr o c e s s i ng   S pe c t r a l   e m be dd i n g   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din g  A u th or :   M a nj u n a t h a   S i dda ppa   De pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a n d  C o m m u ni c a t i o n s ,   S J C I T   C hi c k ba l l a pur ,   I n d i a   E m a i l :  m a nj u n a t h a s _12 @ r e d i f f m a i l . c o m       1.   I NT RODU C T I ON   M e d i t a t i o n   h a s   b e e n   pr a c t i c e d  f o r   c e n t ur i e s   a s   a   m e a ns   o f   a c hi e vi ng  i nn e r   pe a c e   a n d  r e duc i n g  s t r e s s .   Ho we v e r ,   m e a s ur i n g  i t s   e f f e c t i v e n e s s   ha s   a l wa y s   b e e n   a   c h a ll e n g e .   R e c e n t   s t udi e s   h a v e   s h o wn   t h a t  E l e c t r o e n c e p h a l o gr a m   ( E E G)   s i g n a l s   c a n   be   us e d  to   m e a s ur e   t h e   e f f e c t s   o f   m e d i t a t i o n   o n   t h e   b r a i n .     B y   a n a ly z i ng  c h a n g e s   i n   b r a i n   a c t i vi t y   b e f o r e   a n d  a f t e r   m e d i t a t i o n ,   r e s e a r c h e r s   c a n   a s s e s s   i t s   im pa c t   o n   c o gni t i v e   f u n c t i o n   a n d  e m o t i o na l   we ll - b e i ng.   Alph a   wa ve s   a r e   a   t y pe   o f   b r a i n   wa ve   t h a t   o c c ur s   dur i n g   m e d i t a t i o n .   T h e s e   wa v e s   h a v e   a   f r e que n c y   r a n ge   of   8 - 12  Hz   a n d  a r e   a s s o c i a t e d  wi t h   a   s t a t e   o f   r e l a x a t i o n   a n d   c a l m ne s s .   W h e n   a n   i n d i v i dua l   i s   i n  a   m e d i t a t i v e   s t a t e ,   t h e i r   b r a i n   pr o duc e s   m o r e   a l p ha   wa ve s   t h a n   wh e n   t h e y   a r e   wa k i n g  [ 1 ] - [ 4] .   T hi s   s ugge s t s   t h a t   a l p h a   w a v e s   p l a y   a   r o l e   i n   t h e   c o gni t i v e   pr o c e s s e s   i nv o l v e d  in  m e d i t a t i o n .   T h e   de t e c t i o n   o f   a l p ha   wa ve s   o n   th e   E E G  i s   a   us e f u l   i nd i c a t o r   o f   t h e   s u bj e c t ’ s   l e v e l   o f     s t r e s s ,   c o n c e n t r a t i o n ,   r e l a x a t i o n ,   o r   m e n t a l   l o a d  a n d  a n   e a s y   m a r ke r   to  de t e c t   b e c a us e   o f   i t s   hi g h    s i g na l - to - n o i s e   r a t i o .   T h e   un d e r s t a n d i ng  o f   c o gni t i v e   s t a t e s   t h r o ugh   E E G  s i g n a l s   h a s   be e n   a   s i g nif i c a n t   a r e a   o f   r e s e a r c h   i n   t h e   f i e l d  o f   n e ur o s c i e n c e   [ 5 ] - [ 7] .   A s   t e c hn o l o g i c a l   a d v a nc e m e n t s   e n a bl e   m o r e   s o phi s t i c a t e d  a n a ly s e s ,   t h e   i n t e r s e c t i o n   o f   m a c hi ne   l e a r ni ng  a n d  n e ur o i mag i n g  t e c hni que s   h a s   b e c o m e   i n c r e a s i ng ly   pr o m i s i ng.     T hi s   pa pe r   de l v e s   i n t o   t h e   a ppl i c a t i o n   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   a n d  s pe c t r a l   e m be dd i ng  f o r   t h e   c l a s s if i c a t i o n  o f   E E G  e po c h s ,   o f f e r i ng  a   n o v e l   a ppr o a c h   t o   de c od i n g  c o gni t i ve   s t a t e s   [ 8 ] - [ 11] .   T r a di t i o n a l   m e t h o ds   o f   E E G  a n a ly s i s   o f t e n   r e l y   o n   t i m e   o r   f r e que n c y   do m a in   f e a t ur e s .   Ho we v e r ,   t h e s e   a ppr o a c h e s   m a y   o ve r l o o k   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 6 ,   N o .   2 ,  N o v e m b e r   20 24 :   1 023 - 1 029   1024   i n t r i c a t e   r e l a t i o n s hi p s   w i t hi n   t h e   c o v a r i a n c e   s t r uc tur e   o f   E E G  s i g n a l s .   R i e m a nni a n   ge o m e t r y ,   a   m a t he m a t i c a l  f r a m e wo r k   t a i l o r e d   f o r   p o s i t i v e   de f i ni t e   m a t r i c e s ,   pr o vi de s   a   c o m pe ll i ng  a v e n ue   f o r   e x p l o r i ng  t h e s e   r e l a t i o n s hi p s   [ 12 ] - [ 15] .   B y   l e v e r a g i ng  t h e   P y R i e mann   li b r a r y ,   t hi s   s t ud y   e m p l o y s   c o va r i a nc e   e s t i m a t i o n   a n d  a   mi n im u m   d i s t a n c e   to  m e a n   ( M DM )   c l a s s if i e r   wi t hi n   a   m a c hi ne   l e a r ni ng  p i pe li ne .   T h e   go a l   i s   to  di s c e r n  d i s t i n c t i v e   pa t t e r n s   w i t hi n   E E G  e po c h s   c o r r e s po n di ng  to   di f f e r e n t   c o gn i t i v e   s t a t e s   [ 16 ] - [ 20] .   I n   a dd i t i o n   t o   c l a s s i f i c a t i o n   a c c ur a c y   a s s e s s m e nt   t h r o ugh   s t r a t i f i e d  k - f o l d  c r o s s - v a li da t i o n ,   o ur   r e s e a r c h   i n t r o duc e s   a   vi s ua l i z a t i o n   c o m po ne n t .   S pe c t r a l   e m be dd i ng  o f   c o v a r i a nc e   m a t r i c e s   o f f e r s   a   uni que   pe r s pe c t i ve   o n   t h e   un de r l y i ng  s t r uc t u r e   o f   E E G   e po c h s   [ 21 ] - [ 24] .   T hi s   vi s ua li z a t i o n   n o t  o nl y   a i d s   i n   t h e   i n t e r pr e t a t i o n   o f   c l a s s i f i c a t i o n   r e s u l t s   b ut   a l s o   c on t r i b ut e s   to  a   r i c h e r   un de r s t a n d i ng  o f   t h e   d y n a mi c s   w i t hi n  t h e   b r a i n   dur i n g  d i f f e r e n t   c o gni t i ve   s t a t e s .   T h e   da t a s e t  u t i l i z e d  i n   t hi s   s t ud y   i s   dr a wn   f r o m   t h e   Al p h a W a v e s   r e po s i t o r y ,   pr o v i d i ng  a   r o b us t   f o un d a t i o n   f o r   e x p e r i m e n t a t i o n .   T h e   Al p ha W a v e s   da t a s e t   e n c o m pa s s e s   E E G  r e c o r di n gs   dur i n g  t a s ks   i nv o l vi ng  o pe n   a n d  c l o s e d   e y e s ,   m a k i ng  i t   c o n duc i ve   to   i nv e s t i ga t i n g  t h e   n u a n c e s   o f   c o gni t i v e   s t a t e s   [ 25 ] - [ 29 ] .   A s   n e ur o s c i e n t i f i c   r e s e a r c h   i nc r e a s i ng ly   i nc o r por a t e s   m a c hi ne   l e a r ni ng   m e t h o do l o g i e s ,   t hi s   wo r k  c o n t r i b ut e s   to   t h e   e v o l vi ng  l a n d s c a pe   by   s h o wc a s i ng  t h e   pot e n t i a l   o f   R i e m a nni a n  ge o m e t r y   a n d  s p e c t r a l   e m be dd i n g  i n  E E G - b a s e d  c o gni t i v e   s t a t e   c l a s s i f i c a t i o n .   T he   o u t c o m e s   o f   t hi s   s t ud y   h o l d  im p l i c a t i o n s   f o r   t h e   de ve l o p m e n t   o f   a ut om a t e d  a n d  a d va n c e d  n e ur o c o gni t i v e   a n a ly s i s   t e c hni que s ,   f o s t e r i n g  a   de e pe r   c o m pr e h e n s i o n   o f   t h e   i n t r i c a c i e s   o f   b r a i n   d y na mi c s   dur i n g  v a r yi ng  c o gni t i v e   s t a t e s   [ 30] .       2.   P ROP OS E D  M E T HO D   2. 1.     Dat as e t   s e l e c t ion   an d   p r e p r oc e s s in g   F o r   t hi s   s t udy ,   t h e   Al p h a W a ve s   da t a s e t  wa s   c h o s e n   f o r   i t s   pe r t i ne n c e   i n   E E G - b a s e d  c o gni t i v e   s t a t e   c l a s s if i c a t i o n ,   e n c o m pa s s i ng  E E G  r e c or di n g s   dur i n g  t a s ks   w i t h   o pe n   a n d  c l o s e d  e y e s .   A   s pe c if i c   s ubj e c t ’ s  E E G  da t a   we r e   o b t a i n e d  us i ng  t h e   Al p h a W a v e s   p y t h o n   l i br a r y .   T o   c o n c e n t r a t e   o n   pe r t i n e n t   f r e que nc y   b a n d s ,   t h e   r a w  E E G  s i g n a l   u n de r we n t   b a n dpa s s   f i l t e r i n g  be t we e n   3  a n d  40  Hz .   F ur t h e r m o r e ,   r e s a m p l i ng  t h e   s i g na l   t o  128  Hz   wa s   c o n duc t e d  to   e n s ur e   c o n s i s t e n c y   a c r o s s   t r i a l s ,   t h us   pr e pa r i ng  t h e   da t a   f o r   s ub s e qu e n t   a n a ly s i s   a n d   c o gni t i v e   s t a t e   c l a s s i f i c a t i o n   t a s ks .   T a bl e   1  s h o ws   th e   E E G  r e c o r di n g  da t a .       T a bl e   1 .   C o gni t i ve   t a s k   B l oc k   B1   B2   B3   B4   B5   B6   B7   B8   B9   B 10   D ur a ti o n   10   10   10   10   10   10   10   10   10   10   E y e s   c l o s e d  o p e n   C   O   C   O   C   O   C   O   C   O       2. 2.     E ve n t   d e t e c t ion   an d   e p oc h in g   E v e n t s   i n   t h e   E E G  s i g n a l ,   s pe c i f i c a ll y   t h o s e   r e l a t e d  to   t h e   o pe ni n g  a n d  c l o s i n g   o f   e y e s ,   we r e   i de n t i f i e d  us i n g  t h e   M NE - p y t h o n   l i br a r y .   S ubs e qu e n t l y ,   b a s e d  o n   t h e s e   de t e c t e d  e v e n t s ,   t h e   E E G  s i gn a l   w a s   s e g m e n t e d  i n t o  e po c h s ,   w i t h   e a c h   e po c h   s pa nnin g  f r o m   2. 0  to   8. 0  s e c o n ds   a f t e r   t h e   o n s e t   o f   th e   e v e n t .     T hi s   e po c h   e x t r a c t i o n   pr o c e s s   e n a bl e s   t h e   i s o l a t i o n   o f   r e l e v a n t   t e m po r a l   w i n do ws   f o r   f ur t h e r   a n a ly s i s   o f   c o gni t i v e   s t a t e s .     2. 3.     f e at u r e   e x t r ac t ion   an d   l ab e l in g   I n   t h e   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   p h a s e ,   tr i a l s   ( X)   we r e   de r i v e d  f r o m   t h e   s e g m e n t e d  e po c h s ,   e n c a p s u l a t i n g  t h e   E E G   da t a   e s s e n t i a l   f o r   s ub s e que n t   c l a s s if i c a t i o n   t a s ks .   U t i l i z i ng  t h e   ‘ l w f ’   ( l e do i t - w o l f )   e s t i m a t o r   f r o m   t h e   P y R i e m a nn   l i br a r y ,   c o v a r i a nc e   m a t r i c e s   o f   t h e   E E G  s i g n a l s   we r e   c o m put e d,   o f f e r i n g  a   c o n c i s e   r e pr e s e n t a t i o n  o f   t h e   da t a ’ s   s t a t i s t i c a l   pr o pe r t i e s .   T h e s e   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   s e r v e   a s   p i v o t a l   f e a t ur e s   c ha r a c t e r i z i n g  t h e   un de r lyi ng  n e ur a l   a c t i vi t y   dur i ng  d i f f e r e n t   c o gn i t i ve   s t a t e s .   F ur t h e r m o r e ,   f o r   e a c h   t r i a l ,   l a b e l s   ( y )   we r e   a s s i g n e d  b a s e d  o n   t h e   c or r e s po n di n g  e v e n t s ,   di s c e r ni ng  b e t we e n   ‘ c l o s e d ’   ( 1)   a n d  ‘ o pe n ’   ( 2)   e y e s ,   f a c i li t a t i n g   s upe r vi s e d  l e a r ni ng  f o r   c o gni t i ve   s t a t e   c l a s s if i c a t i o n .     2. 4.     Cl as s if i c at ion   an d   e val u at ion   I n   e v a l ua t i n g  t h e   c l a s s i f i c a t i o n   m o de l ’ s   p e r f o r m a n c e ,   a   s t r a t i f i e d  k - f o l d  c r o s s - v a li da t i o n   s t r a t e gy  w i t h   6  s p li t s   wa s   ut i li z e d  t o   e n s ur e   t h e   r o b us t n e s s   a n d  ge n e r a li z a bil i t y   o f   t h e   r e s u l t s .   T h e   m a c hi ne   l e a r ni ng   p i pe li ne ,   c o n s t r uc t e d  wi t h   s c i k i t - l e a r n ,   c o m pr i s e d  c o v a r i a n c e   e s t i m a t i o n   us i ng  t h e   ‘ l w f ’   e s t i mato r   a n d   c l a s s if i c a t i o n   e m p l o yi ng  t h e   M DM   a l go r i t hm .   T h r o ugh   t hi s   p i pe li ne ,   t h e   E E G  da t a ’ s  c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   we r e   l e ve r a ge d  a s   f e a t ur e s   to  di s c e r n   be t we e n   d i f f e r e n t   c o gni t i v e   s t a t e s ,   s pe c i f i c a ll y   d i s t i n gu i s h i ng  b e t we e n   ‘ c l o s e d ’   a n d  ‘ o pe n ’   e y e s .   T h e   a c c ur a c y   o f   t h e   c l a s s if i c a t i o n   m o de l   wa s   qua n t i f i e d  by   c o m put i n g  th e   m e a n  a c c ur a c y   a c r o s s   a l l   c r o s s - v a li da t i o n   f o l ds ,   pr o vi d i n g  a   c o m pr e h e ns i ve   a s s e s s m e n t   o f   i t s   e f f i c a c y   i n   d is c e r ni ng   E E G  pa tt e r n s   a s s o c i a t e d  wi t h   v a r yi ng  c o gni t i v e   s t a t e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       T o w a r ds   automated  c las s if ication  o f   c ognit ive   s tat e s :   R iem annian  ge ome tr y   …  ( M anjunat ha  Siddapp a )   1025   2. 5.     S p e c t r al   e m b e d d in g  an d   vis u al iz at ion   F o r   s pe c tr a l   e m be dd i ng,   t h e   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   we r e   t r a n s f o r m e d  us i n g  t h e   P y R i e m a nn   li b r a r y ,   ut i li z i ng  t h e   ‘ r i e m a nn ’   m e t r i c .   T hi s   pr o c e s s   pr o j e c t e d  t h e   hi g h - d i m e ns i o n a l   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   i n t o   a   l o we r - d i m e n s i o na l   s pa c e   whil e   pr e s e r vi ng  t h e   e s s e n t i a l   s t r uc t ur a l   i nf o r m a t i o n .   S ub s e que n t l y ,   t h e   e m b e dd e d  p o i n t s   we r e   vi s u a l i z e d   i n   a   s c a t t e r   pl o t,   wh e r e   e a c h   po i n t   r e pr e s e n t e d  a   c o v a r i a n c e   m a t r i x ,   w i t h   d i s t i n c t   c o l o r s   a s s i g n e d  t o  di s t i n gu i s h   be t we e n   t h e   t w o   c l a s s e s :  ‘ c l o s e d ’   a n d  ‘ o pe n ’   e y e s .   T hi s   vi s ua li z a t i o n   t e c hni q ue   o f f e r s   i ns i g h t s   i n t o   t h e   c l us t e r i n g  a n d  d i s t r i b ut i o n   o f   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s ,   f a c il i t a t i n g  t h e   u n de r s t a n d i n g  o f   t h e   un de r lyi ng  E E G  pa tt e r n s   a s s o c i a t e d  w i t h   d i f f e r e n t   c o gni t i v e   s t a t e s .     2. 6.     S t at is t ical   a n al ys is   E x p l o r a to r y   da t a   a n a ly s i s   wa s   c o n duc t e d  to   un de r s t a n d  t h e   di s t r i b ut i o n   o f   t h e   s pe c t r a l   e m be dd i ng   po i n t s   a n d  t h e i r   pot e n t i a l   s e pa r a bil i t y ,   e m p l o y i n g  vi s ua l i z a t i o n s   s uc h   a s   s c a t t e r   pl ot s   a n d  de n s i t y   p l o t s .   A dd i t i o n a ll y ,   e f f o r t s   we r e   m a de   t o  a s s e s s   t h e   s igni f i c a n c e   o f   o b s e r v e d  d if f e r e n c e s   i n  s pe c t r a l   e m be dd i ng   b e t we e n   c l a s s e s ,   a im i ng  t o   pr o vi de   qua n t i t a t i ve   i n s i g h t s   i n t o   t h e   d i s c r im i na t i v e   po we r   o f   t h e   s pe c t r a l   e m b e dd i ng  t e c hni que   i n  c a pt ur i n g  d i s t i n c t i o ns   b e t we e n   c o gni t i ve   s t a t e s   a s s o c i a t e d  w i t h   ‘ c l o s e d ’   a nd  ‘ o pe n ’   e y e s .   F i gur e   1   s h o ws   t h e   f l o w  c h a r t   o f   t h e   m e t h o do l o g y .           F i gur e   1 .   F l o w  c h a r t   o f   m e t h o do l o g y       3.   RE S UL T S   AN D  DI S CU S S I ON   3. 1.     Cl as s if i c at ion   a c c u r ac y   T h e   m e a n   a c c ur a c y   o f   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   m o de l   i s   pr i n t e d  f o r   t h e   s pe c i f i c   s u bj e c t   c h o s e n   f r o m   t h e   Al p h a W a v e s   da t a s e t .   T h e   a c c ur a c y   s c o r e   r e pr e s e n t s   t h e   m o de l ’ s   a bil i t y   t o  c o r r e c t l y   c l a s s if y   e p o c h s   i n t o  ‘ c l o s e d ’   a n d  ‘ o pe n ’   s t a t e s   b a s e d  o n   t h e   E E G  da t a .   T a bl e   2  s h o ws   t h e   r e s u l t s   o f   c r o s s - c l a s s i f i c a t i o n   c o n c e r ni ng   m e a n   a c c ur a c y .         T a bl e   2 .   C r o s s   c l a s s i f i c a t i o n   c o n c e r ni ng  m e a n   a c c ur a c y   L is t   S ubj e c t  id   M e a n a c c u r a c y   I n pe r c e nt a g e   0   1   0.8   80%   1   2   1.0   100%   2   3   1.0   100%   3   4   1.0   100%   4   5   1.0   100%   5   6   1.0   100%   F or  15  s ubj e c ts :  a ve r a g e   m e a n a c c ur a c y = 98.66%       3. 2.     S p e c t r al   e m b e d d in g  vis u al i z at ion   T h e   s c a tt e r   pl o t  o f   t h e   s pe c t r a l   e m b e dd i ng  po i n t s   pr o vi de s   a   vi s ua l   r e pr e s e n t a t i o n   o f   t h e   i n t r i n s ic   s t r uc t ur e   o f   t h e   E E G   e p o c h s .   P o i n t s   o n   t h e   pl o t  a r e   c o l o r e d  a c c or di n g  to  t h e i r   c l a s s   ( ‘ c l o s e d ’   o r   ‘ o pe n ’   e y e s ) .   T h e   p l o t  s h o wn   i n   Fi gur e   2  a l l o ws   f o r   a n   i n t u i t i ve   i ns pe c t i o n   o f   wh e t h e r   t h e   c l a s s e s   e xhi bi t   s e pa r a bil i t y   o r   d i s t i n c t   pa tt e r n s   i n   t h e   l o we r - d i m e n s i o n a l   s p a c e .   F igur e   3  s h o ws   t h e   p l o t  o f   s pe c t r a l   e m be dd i ng   f o r   s u bj e c t   2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 6 ,   N o .   2 ,  N o v e m b e r   20 24 :   1 023 - 1 029   1026       F i gur e   2 .   P l o t  o f   s pe c t r a l   e m be dd i n g  f o r   s ubj e c t   1           F i gur e   3 .   P l o t  o f   s pe c t r a l   e m be dd i n g  f o r   s ubj e c t   2       3. 3.     P ot e n t ial   i n s igh t s   H i g h e r   c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y   s ugge s t s   t h a t  t h e   m a c hi ne   l e a r ni ng  m o de l   e f f e c t i v e ly   d i s t i n gu i s he s   b e t we e n   c o gni t i v e   s t a t e s   us i n g  R i e m a nni a n   g e om e t r y - b a s e d  f e a t ur e s .   A   vi s ua ll y   d i s t i nc t   s e pa r a t i o n   i n   t h e   s pe c t r a l   e m be dd i ng  p l o t  i m p li e s   t h a t  t h e   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   e n c a p s u l a t e   r e l e v a n t   i nf o r m a t i o n   a b o ut  c o gni t i v e   s t a t e s ,   v a l i da t i n g  t h e   e f f i c a c y   o f   t h e   c h o s e n   f e a t ur e   r e pr e s e n t a t i o n .   T hi s   a l i g nm e n t   b e t we e n  c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y   a n d  vi s ua l   s e pa r a bil i t y   r e inf o r c e s   c o nf i de nc e   i n   t h e   m o de l ’ s   a bil i t y   t o   c a p tur e   a n d  d i s c r i mi na t e   b e t we e n   c o gni t i ve   s t a t e s   a c c ur a t e l y .     3. 4.     Cons id e r at ion s   I n t e r pr e t a t i o n   s h o u l d  c o ns i de r   t h e   s pe c i f i c   s u bj e c t   c h o s e n ,   a s   i n d i v i dua l   v a r i a t i o n s   i n   E E G  da t a   c a n  im pa c t   r e s ul t s .   I t ’ s   a l s o   c r uc i a l   t o  e v a l ua t e   t h e   s t a ti s t i c a l   s i g ni f i c a n c e   o f   a ny   o bs e r v e d  d i f f e r e n c e s   i n   s pe c t r a l   e m b e dd i ng  b e t we e n   ‘ c l o s e d ’   a n d  ‘ o pe n ’   c l a s s e s .   T h e   a pp l i c a t i o n   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   a n d  S pe c t r a l   E m be dd i ng  to  t h e   c l a s s if i c a t i o n   o f   E E G  e p o c h s   h a s   y i e l de d  n o t e w o r t h y   i ns i g h t s   i n t o  t h e   n e ur a l   d y na mi c s   un de r lyi ng  c o gni t i v e   s t a t e s .   T h e   f i nd i ng s   f r o m   t he   a n a ly s i s   o f   t h e   Al p h a W a ve s   da t a s e t   p r o vi de   a   b a s i s   f o r   d i s c us s i o n   r e ga r d i n g  c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y ,   t h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   t h e   c h o s e n   m a t h e m a t i c a l   t e c hni que s ,   a n d  t h e   pot e n t i a l   im p li c a t i o ns   f o r   c o gni t i v e   s t a t e   de c o di n g.   T h e   m e a n   a c c ur a c y   o f   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   m o de l,   a s   e vi de n c e d  by   t h e   c r o s s - v a li da t i o n   r e s u l t s ,   de m o ns t r a t e s   t h e   vi a bi li t y   o f   t h e   R i e m a nni a n   g e o m e t r y   a ppr o a c h   i n   d i s c e r ni ng  b e t we e n   ‘ c l o s e d ’   a nd  ‘ o pe n ’   co gni t i v e   s t a t e s .   T h e   a c c ur a c y   s c o r e   s ugge s t s   a   n ot a bl e   d i s c r i mi na t o r y   po we r   i n   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   o f   E E G   e po c h s .   T hi s   a l i g ns   w i t h   pr e vi o us   s t ud i e s   l e ve r a g i ng  R i e m a nni a n   ge o m e t r y   f o r   E E G  a n a l y s i s   [ 1] ,   hi g hli g h t i n g   i t s   r e l e v a n c e   i n  c a pt ur i n g  s u b t l e   v a r i a t i o ns   i n   c o v a r i a n c e   s t r uc t ur e s   i n d i c a t i v e   o f   d i f f e r e n t   c o gni t i v e   s t a t e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       T o w a r ds   automated  c las s if ication  o f   c ognit ive   s tat e s :   R iem annian  ge ome tr y   …  ( M anjunat ha  Siddapp a )   1027   T h e   s c a t t e r   pl o t   o f   t h e   s pe c t r a l   e m be dd i ng  po i n t s   o f f e r s   a   vi s ua l   r e pr e s e n t a t i o n   o f   t h e   i n t r i ns i c   ge o m e t r y   o f   E E G   e p o c h s .   T h e   c l e a r   s e pa r a t i o n   b e t we e n   ‘ c l o s e d ’   a n d  ‘ o pe n ’   c l a s s e s   i n   t h e   l o we r - d i m e n s i o na l   s pa c e   s ugge s t s   t h a t   t h e   c h o s e n   f e a t ur e s ,   n a m e ly   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s ,   c a pt ur e   m e a ni ng f u l   i n f o r m a t i o n   r e lev a n t   to  c o gni t i v e   s t a t e   di s t i nc t i o ns .   T hi s   a li g n s   w i t h   t h e   n o t i o n   t h a t   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   pr o vi de s   a   s u i t a ble   f r a m e wo r k  f o r   r e pr e s e n t i n g  a n d  a n a ly z i ng  c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   [ 2] .   T h e   i n t e gr a t i o n   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   a n d  s pe c t r a l   e m be dd i ng  i n   t hi s   s t ud y   b u il ds   upo n    e xi s t i n g  li t e r a t ur e   e x p l o r i n g  a d v a n c e d  m a t h e m a t i c a l   t e c hni qu e s   f o r   E E G  a n a ly s i s .   P r e vi o us   wo r ks   [ 3]   h a ve   de m o ns t r a t e d  t h e   e f f i c a c y   o f   c o m bi n i ng  t h e s e   m e t h o d o l o g i e s   i n  a c hi e vi ng  i m pr o v e d  c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y   a n d  pr o vi d i ng  r i c h e r   i ns i g h t s   i n t o   t h e   un d e r l yi ng   n e ur a l   d y na mi c s .   Our   f i nd i ng s   a r e   c o n s i s t e n t   wi t h   t h e s e   s t udi e s ,   f ur t h e r   v a li da t i n g  t h e   ut i l i t y   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   i n   t h e   c o n t e x t  o f   c o gni t i v e   s t a t e   d e c o di n g.     T h e   s uc c e s s   o f   t h e   c l a s s if i c a t i o n   m o de l   a n d  t h e   m e a ni ng f u l   s e p a r a t i o n   o b s e r v e d  i n   t h e   s pe c tr a l   e m be dd i ng   p l o t  o pe n   a ve n ue s   f o r   f ut ur e   r e s e a r c h   a n d  a pp li c a t i o n .   T h e   pot e n t i a l   im p l i c a t i o n s   e x t e n d  to   t h e   de v e l o p m e n t   o f   m o r e   r o b us t   b r a i n - c o m put e r   i n t e r f a c e   t e c hn o l o gi e s ,   wh e r e   a c c ur a t e   c l a s s i f i c a t i o n   o f   c o gni t i v e   s t a t e s   i s   c r uc i a l .   F ur t h e r   i nve s t i ga t i o n s   c o u l d  e x p l o r e   t h e   ge n e r a li z a bil i t y   o f   t h e   f i nd i n g s   a c r o s s   d i v e r s e   po pu l a t i o n s   a n d  t a s ks ,   c o n t r i b ut i n g  t o   t h e   b r o a de r   u n de r s t a n d i ng  o f   b r a i n  d y na mi c s .   I t  i s   e s s e n t i a l   t o   a c kn o wl e dge   t h e   li mi t a t i o ns   o f   t hi s   s t udy .   T h e   r e s u l t s   a r e   s u bj e c t   to  t h e   s pe c i f i c   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   c h o s e n   s u bj e c t  a n d  t h e   Al p h a W a v e s   da t a s e t .   I n d i vi dua l   va r i a t i o ns   i n   E E G  da t a   m a y   im pa c t   t h e   ge n e r a l i z a bil i t y   o f   t h e   f i nd i ngs .   A dd i t i o n a ll y ,   t h e   s t udy   do e s   n ot  de l v e   i n t o  t h e   i n t e r pr e t a bi l i t y   o f   t h e   f e a t ur e s   l e a r ne d  by   t he   m o de l ,   wa r r a n t i n g  f ur t h e r   e x p l o r a t i o n   i n   f ut ur e   w o r k .       4.   CONC L USI ON   I n   t hi s   s t udy ,   we   e x p l o r e d  t h e   a pp l i c a t i o n   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   a n d  s p e c t r a l   e m b e dd i ng  i n   t he   c o n t e x t   o f   E E G   s i g n a l   a n a ly s i s   f o r   c o gni t i v e   s t a te  c l a s s i f i c a t i o n .   L e v e r a g i ng  t h e   Al p h a W a v e s   da t a s e t ,   o u r   m e t h o do l o g y   i nv o l v e d  pr e pr o c e s s i n g  E E G  da t a ,   e x t r a c t i n g  c o v a r i a n c e   m a t r i c e s ,   a n d  e m p l o yi ng  a   m a c hi ne   l e a r ni ng  p i pe li ne   f o r   c l a s s i f i c a t i o n .   T h e   r e s u l t s ,   a s   e vi d e n c e d  by   c r o s s - v a li da t i o n   a c c ur a c y   a n d   s pe c t r a l   e m b e dd i ng  vi s ua li z a t i o n ,   o f f e r   v a l ua bl e   i ns i g h t s   i n t o  t h e   d y n a mi c s   o f   c o gni t i ve   s t a t e s .   Our   f i nd i ng s   r e v e a l   t h a t  t h e   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   a ppr o a c h ,   c o upl e d  wi t h   s pe c t r a l   e m be dd i ng ,   de m o ns t r a t e s   a   c o m m e n da bl e   a bil i t y   t o   di s c r i mi na t e   b e t we e n   ‘ c l o s e d ’   a n d  ‘ o pe n ’   c o gni t i v e   s t a t e s .   T h e   c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y ,   w i t h   a   m e a n  a c c ur a c y   o f ,   un de r s c o r e s   t h e   e f f e c t i v e ne s s   o f   th e   c h o s e n   m a t h e m a t i c a l   t e c hni que s   i n  c a pt ur i ng  s ub t l e   v a r i a t i o n s   w i t hi n   E E G  e p o c h s .   T h e   s pe c t r a l   e m b e dd i n g  vi s ua li z a t i o n   pr o vi de s   a   c o m pe ll i ng  r e pr e s e n t a t i o n   o f   t h e   i n t r i ns i c   ge o m e t r y   o f   E E G  e po c h s .   T h e   c l e a r   s e pa r a t i o n   o b s e r v e d  i n   t he   l o we r - d i m e n s i o na l   s pa c e   i nd i c a t e s   t h a t   t h e   f e a t ur e s   de r i v e d  f r o m   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   i n de e d  e n c a ps u l a t e   m e a ni ng f u l   i nf o r m a t i o n  pe r t i n e n t   to  c o gni t i v e   s t a t e   di s t i n c t i o n s .   T hi s   a li g n s   w i t h   t h e   b r o a de r   l i t e r a t ur e   o n   t h e   a ppl i c a t i o n   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   i n   E E G  a n a l y s i s .   Our   r e s u l ts   a l i g n   w i t h   a n d  e x t e n d  pr e vi o us   s t ud i e s   t h a t   h a v e   e x p l o r e d   s i mi l a r   m e t h o do l o g i e s .   T h e   c o m bi na t i o n   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   a n d  s pe c t r a l   e m be dd i n g  h a s   pr o v e n   to   b e   a   r o b us t  a ppr o a c h   f o r   E E G - b a s e d  c o gni t i ve   s t a te  c l a s s i f i c a t i o n ,   f ur t h e r   v a l i d a t i n g  t h e   ut i li t y   o f   t h e s e   m a t h e m a t i c a l   t e c hni que s   i n   n e ur o s c i e n t i f i c   r e s e a r c h .   T h e   s uc c e s s   o f   t hi s   s t udy   h a s   s e v e r a l   i m p li c a t i o n s   f o r   f ut ur e   r e s e a r c h   e n de a v o r s .   T h e   o b s e r v e d  s e pa r a bi li t y   i n   s pe c t r a l   e m be dd i ng  s ugge s t s   t h a t   t h e s e   t e c hni que s   c o ul d  b e   e x t e n de d  to   di v e r s e   po pu l a t i o n s ,   t a s ks ,   a n d  e x pe r i m e n t a l   c o n d i t i o n s .   A dd i t i o n a ll y ,   f ut ur e   wo r k   m a y  de l v e   i n t o   t h e   i n t e r pr e t a bi li t y   o f   t h e   l e a r ne d  f e a t ur e s   a n d  e x p l o r e   t h e   pot e n t i a l   i n t e gr a t i o n   o f   a dv a nc e d  m a c hi ne   l e a r ni ng  a l go r i t hm s   f o r   f ur t h e r   r e f i ne m e nt.   I t  i s   c r uc i a l   t o  a c kn o w l e dge   t h e   l im i t a t i o ns   o f   o ur   s t udy .   T h e   r e s u l t s   a r e   c o n t i n ge n t   o n   t h e   s pe c if i c   s u bj e c t   a n d  da t a s e t   c h o s e n ,   a n d  c a ut i o n   m us t   b e   e x e r c i s e d  wh e n  ge n e r a li z i ng  to  b r o a de r   c o n t e x t s .   T h e   i n t e r pr e t a bi li t y   o f   t h e   c l a s s if i c a t i o n   m o de l   a n d  t h e   p ot e n t i a l   im pa c t   o f   i nd i v i dua l   v a r i a t i o n s   i n   E E G  da t a   wa r r a n t   f ur t h e r   i nv e s t i g a t i o n .   I n   c o n c l u s i o n ,   t h i s   r e s e a r c h   c o n t r i b ut e s   to  t h e   e v o l vi ng  l a n d s c a pe   o f   E E G  s i g n a l   a n a ly s i s ,   s h o wc a s i ng  t h e   e f f i c a c y   o f   R i e m a nni a n   ge o m e t r y   a n d  s pe c t r a l   e m b e dd i ng  i n   de c o d i n g  c o gni t i ve   s t a t e s .   T h e   m e t ho d o l o g y   pr e s e n t e d  h e r e i n   pr o vi de s   a   f o un da t i o n   f o r   f ut ur e   s t udi e s   s e e k i ng  to   un r a v e l   t h e   i n t r i c a c i e s   o f   b r a i n   d y n a mi c s .   A s   we   na vi g a t e   t h e   i n t e r s e c t i o n   o f   m a t h e m a t i c s ,   m a c hi ne   l e a r ni ng,   a n d  ne ur o s c i e n c e ,   o ur   w o r k  un de r s c o r e s   t h e   pot e n t i a l   f o r   a d v a n c e d  a na ly t i c a l   t e c hni que s   to  e nh a nc e   o ur   un de r s t a n d i n g  o f   t h e   h u m a n   b r a i n   a n d  pa v e   t h e   wa y   f o r   i nn o v a t i v e   a pp l i c a t i o ns   i n   b r a i n - c o m put e r   i n t e r f a c e   t e c hn o l o g i e s .       AC K NOWL E DGE M E NT   T h e   c o m p l e t i o n   o f   t hi s   r e s e a r c h   a n d  t h e   de v e l o p m e n t   o f   t h e   pr e s e n t e d  c o de   we r e   m a de   po s s i ble   t h r o ugh   t h e   s upp o r t,   e x pe r t i s e ,   a n d  c o n t r i b ut i o ns   o f   v a r i o us   i n d i v i dua l s   a n d  r e s o ur c e s .   W e   a c kn o w l e dge   t h e   s uppo r t  o f   S J C   I n s t i t ut e   o f   T e c hn o l o g y ,   C hi c k b a ll a pur   f o r   pr o vi d i ng  a c c e s s   to  c o m put a t i o n a l   r e s o ur c e s   a n d  a   c o n duc i v e   r e s e a r c h   e nvi r o nm e n t .   W e   w o ul d  l i ke   to  e x pr e s s   o ur   gr a t i t ude .   T hi s   r e s e a r c h   wo ul d  n o t  h a v e   be e n  po s s i bl e   w i t h o ut   t h e   c o l l e c t i v e   e f f o r t s   o f   t h e s e   i nd i vi dua l s   a n d  r e s o ur c e s .   T h e i r   c o n t r i b ut i o n s   h a v e   e n r i c h e d   t h e   qua l i t y   o f   o ur   w o r k  a n d  h a ve   b e e n   i ns t r u m e n t a l   i n   t h e   s uc c e s s f u l   c o m p l e t i o n   o f   t hi s   wo r k.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 6 ,   N o .   2 ,  N o v e m b e r   20 24 :   1 023 - 1 029   1028   RE F E R E NC E S   [ 1]   A .  B a r a c ha nt ,  S .  B o nne t,   M .  C o nge d o ,  a nd  C .  J ut te n,  “ M ul ti c la s s   br a in - c o mput e r   in te r f a c e   c la s s if ic a ti o n  b y   R i e ma nni a n  ge o m e tr y ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  B io m e di c al   E ngi ne e r in g ,  v o l.   59,  no .  4,  pp.  920 – 928,  A pr .  2012,     do i:   10.1109/ T B M E .2011.2172210.   [ 2]   D .  W e n  e t  a l. ,  “ F e a tu r e   c la s s if i c a ti o n   me th o d  of   r e s ti ng - s ta te   E E G   s ig na ls   f r o m   a mne s ti c   mi ld   c o gni ti ve   im pa ir m e nt   w it h   t ype   2  di a be te s   m e ll it us   ba s e d  o n  mu lt i - v i e w   c o n vo lu ti o na l  n e ur a l  n e two r k,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  N e ur al   S y s te m s   and  R e habi li ta ti on   E ngi ne e r in g , vo l.  28, n o . 8, pp. 1702 – 1709, Aug. 2020, d o i:  10. 1109/ T N S R E .2020.3004462.   [ 3]   S .  H a u f e   e t   al . ,  “ O n  th e   in t e r p r e ta ti o n   of   w e ig ht   ve c t o r s   of   li ne a r   m o d e ls   in   mul ti v a r ia t e   n e ur o im a gi ng,”   N e ur oI m age ,  vo l.   87,    pp. 96 – 110 , F e b. 2014, d o i:  10.1016/j .n e u r o im a ge .2013.10.067.   [ 4]   A .  G r a m f or t  e t  al . ,  “ M N E   s of twa r e   f or   pr oc e s s in g  M E G   a nd  E E G   da ta ,”   N e ur oI m age ,  v o l.   86,  pp.   446 – 460,  F e b.  2 014,     do i:  10.1016/j .n e u r o im a ge .2013.10.027.   [ 5]   D .  W e n  e t  al . ,   “ T a s k - s ta te   E E G   s ig na l  c la s s if ic a ti o n  f or   s pa ti a l   c o gni t i v e   e v a lu a ti o n  ba s e d  o n  mul ti s c a le   hi gh - d e ns it y   c o n vo lu ti o na l  ne u r a l  ne tw o r k,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  N e ur al   Sy s te m s   and  R e habi li ta ti on  E ngi ne e r in g ,  v o l.   30,  pp.  1041 – 1051,   2022, do i:  10.1109/ T N S R E .2022.3166224.   [ 6]   S .  K o ngw udhi ku na k o r n  e t  al . ,  “ A   pi l o t  s tu d y   o n  vi s ua ll y   s t im ul a te d  c o gni ti ve   ta s ks   f o r   E E G - ba s e d  d e m e nt ia   r e c o gni ti on,”     I E E E  T r ans ac ti ons  on I ns tr um e nt at io n and M e as u r e m e nt , v o l.   70, pp. 1 – 10, 2021, do i:  10.1109/ T I M .2021.3120131.   [ 7]   F .  L o tt e ,   M .  C o ng e d o ,  A .   L é c u y e r ,  F .   L a ma r c h e ,  a nd  B .   A r n a ld i,   “ A   r e v ie w   of   c la s s i f i c a ti o n  a lg o r it h ms   f o r   E E G - ba s e d  b r a in - c o mput e r  i nt e r f a c e s ,”   J our nal  of   N e ur al  E ngi ne e r in g , v o l.  4, n o. 2, pp. R 1 – R 13, J un. 2007, do i:  10.1088/1741 - 2560/4/ 2/ R 01.   [ 8]   B .  B la nke r t z ,  S .   L e mm ,   M .  T r e d e r ,   S .   H a u f e ,   a nd  K .  R .   M ül le r ,  “ S in gl e - t r ia l  a na l y s is   a nd   c la s s i f i c a ti o n  of   E R P   c o mp o ne n ts   -   A  tu to r ia l, ”   N e ur oI m age , v o l.  56, n o . 2, pp. 814 – 825, M a y  2011,  do i:  10.1016/j .n e u r o im a ge .2010.06.048.   [ 9]   A .  D e l o r m e   a nd  S .   M a ke ig ,  “ E E G L A B :   A n  o pe n   s o u r c e   t oo lb ox   f or   a na l y s is   of   s in gl e - t r ia l  E E G   d y na mi c s   in c lu di ng   in de p e nd e nt   c o mp o n e nt   a na l y s is ,”   J our nal   of   N e ur o s c ie nc e   M e th ods ,  vo l.   134,  n o .  1,  pp.   9 – 21,  M a r .  2 004,     do i:  10.1016/j . jn e um e th .2003.10.009.   [ 10]   B .  H j o r th ,  “ E E G   a na l y s is   ba s e d  o n   ti m e   d o ma in   pr o p e r ti e s ,”   E le c tr o e nc e phal ogr aphy   and  C li ni c al   N e ur ophy s io lo gy ,  v ol .   29,     no . 3, pp. 306 – 310, S e p. 1970, d o i:  10.1016/0013 - 4694( 70) 901 43 - 4.   [ 11]   D .  D a s   C ha kl a da r ,  P .  P .  R oy ,  a nd  M .  I w a mur a ,  “ E E G - ba s e d  c o gni ti ve   s ta te   c la s s if i c a ti o n  a nd  a na l y s is   of   br a in   d y na mi c s   us in g   de e p  e ns e mbl e   m o de l  a nd  g r a phi c a l   br a in   n e tw o r k,”   I E E E   T r a ns ac ti ons   on  C ogni ti v e   and  D e v e lo pm e nt al   Sy s te m s ,  v o l.   14,  n o .  4,   pp. 1507 – 1519, De c . 2022, d oi :  10.1109/ T C D S .2021.3116079.   [ 12]   K .  K .  A ng,  Z .  Y .  C hi n,  H .  Z ha ng,  a nd  C .  G ua n,  “ F il te r   ba nk  c o mm o n  s pa ti a l  pa tt e r n  ( F B C S P )   in   br a in - c o mput e r   in t e r f a c e ,”     in   P r oc e e di ngs   of   th e   I nt e r nat io nal   J oi nt   C on f e r e nc e   on  N e u r al   N e tw or k s ,  J un.  2008,   pp.  2390 – 2 397,    do i:  10.1109/ I J C N N .2008.4634130.   [ 13]   A .  G r a m f o r t  e t  al . ,  “ M E G   a nd  E E G   da ta   a na l y s is   w it h  M N E - P y th o n,”   F r ont i e r s   in   N e ur o s c ie nc e ,  v o l.   7,  n o .  7  D E C ,  2013,    do i:  10.3389/ f ni ns .2013.00267.   [ 14]   I .  W in kl e r ,  S .  D e be n e r ,   K .  R .  M ul l e r ,   a nd  M .  T a ng e r ma nn,   “ O n  th e   in f lu e n c e   of   hi gh - pa s s   f il t e r in g  o n  I C A - ba s e d  a r ti f a c t   r e du c ti o n  in   E E G - E R P ,”   in   P r oc e e di ngs   of   th e   A nnual  I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   of   th e   I E E E   E ngi ne e r in g  in   M e di c in e   and  B io lo gy  Soc ie ty , E M B S , A ug. 2015,  vo l.  2015 - N ove mb e r , pp. 4 101 – 4105, do i:  10.1109/ E M B C .2015.7319296.   [ 15]   B .  A bi bul la e v ,  A .  K e ut a y e v a ,  a nd  A .   Z o ll a n v a r i,   “ D e e p  l e a r n in g  in   E E G - b a s e d  B C I s :  a   c o mpr e h e ns iv e   r e v i e w   of   tr a ns f o r me r   mo d e ls ,  a dv a nt a g e s ,  c ha ll e nge s ,  a nd  a ppl ic a ti o ns ,”   I E E E   A c c e s s ,  v o l.   11,  pp.  127271 – 127301,  2023,     do i:  10.1109/AC C E S S .2023.3329678.   [ 16]   M .  T hul a s id a s ,  C .  G ua n,  a nd   J .   W u,  “ R o bus t  c la s s if i c a ti o n  of   E E G   s ig na l  f o r   br a in - c o mput e r   in t e r f a c e ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   o n   N e ur al  Sy s te m s  and R e habi li ta ti on E ngi ne e r in g , v o l.  14, n o . 1,  pp. 24 – 29, M a r . 2006, do i:  10.1109/ T N S R E .2005.862695.   [ 17]   V .  J .  L a w h e r n,   A .  J .  S o l o n,  N .   R .  W a y t o w i c h,  S .   M .  G o r d o n,   C .  P .  H ung,  a nd  B .  J .  L a n c e ,  “ E E G N e t:   a   c o mpa c t   c o n vol ut i o na l  ne ur a l  ne twor k  f o r   E E G - ba s e d  br a in - c o mpu te r   in te r f a c e s ,”   J our nal   of   N e u r al   E ngi ne e r in g ,  v o l.   15,  n o .  5,  p.  056013,  O c t.   2018,  do i:  10.1088/1741 - 2 552/ a a c e 8 c .   [ 18]   A .  G ur u v a R e dd y   a nd  S .  N a r a v a ,  “ A r ti f a c t  r e m ov a l  f r o m  E E G   S ig na ls ,”   I nt e r nat io nal   J ou r nal   o f   C om put e r   A ppl ic at io ns ,  v o l.   77,   no . 13, pp. 17 – 19, S e p. 2013, d o i:  10.5120/13543 - 1175.   [ 19]   Y .  R oy   e t   al . ,  “ D e e p   l e a r ni ng - ba s e d   e le c t r o e n c e pha l o gr a ph y   a na l y s is :  a   s y s t e ma ti c   r e v i e w ,”   J our nal   of   N e ur al   E ngi ne e r in g ,  vo l.   16, no . 5, p. 051001, O c t.  2019, d o i:  10.1088/1741 - 2552 /a b260c .   [ 20]   R .  A .  M ir a nda   e t  al . ,  “ D A R P A - f und e d  e f f or ts   in   th e   de ve l o pme n t  of   n ove l  br a in - c o mput e r   in te r f a c e   t e c hn o l o g ie s ,”     Jo ur nal  of   N e ur o s c ie n c e  M e th ods , v o l.  244, pp. 52 – 67, Apr . 20 15, do i:  10.1016/j . jn e um e th .2014.07.019.   [ 21]   R .  T .  S c h ir r m e is t e r   e t  al . ,  “ D e e p   le a r ni ng  w it h  c o n vo lu t io na l  n e ur a l  n e tw o r ks   f or   E E G   de c o di ng  a nd  v is ua li z a ti on,”     H um an B r ai n M appi ng , vo l.  38, n o . 1 1, pp. 5391 – 5420, N ov . 2 017, do i:  10.1002/hbm .23730.   [ 22]   J .  Y e ,  T .  W u,  J .  L i,   a nd  K .  C h e n,  “ M a c hi n e   le a r ni ng  a ppr o a c h e s   f o r   th e   n e ur o im a gi ng  s tu d y   of   A l z h e im e r ’ s   di s e a s e ,”     C om put e r , v o l.  44, n o . 4, pp. 99 – 101, Apr . 2011, d o i :  10.1109/ M C .2011.117.   [ 23]   C.   M .  S w e e ne y - R e e d  a nd  S .  J .  N a s ut o ,  “ A   no ve l  a ppr o a c h  to   th e   de t e c ti o n  of   s y nc h r o ni s a ti o n  in   E E G   ba s e d  o n  e mpi r i c a l  m o d e   de c o mp o s it i o n,”   J our nal  of  C o m put at io nal  N e ur o s c ie nc e , v o l.   23, no . 1, pp. 79 – 111, J un. 2007, d o i:  10.1007/s 10827 - 007 - 002 0 - 3.   [ 24]   J .  E .   K li n e ,  K .  P o gge ns e e ,  a nd  D .  P .  F e r r is ,  “ Y o ur   br a in   o n  s pe e d:   c o gni ti ve   pe r f o r ma n c e   of   a   s pa ti a l  w o r ki ng  m e m o r y   ta s k  is   no t   a f f e c t e d b y  w a lk in g s pe e d,”   F r ont ie r s  i n H um an N e u r os c ie n c e ,  vo l.  8, n o . M A Y , M a y  2014, d o i:  10.3389/ f nhu m.2014.00288.   [ 25]   A .  B o uda y a ,  B .  B o ua z i z ,  S .  C ha a be ne ,  L .  C ha a r i,   A .  A mm a r ,   a nd  A .   H öke lm a nn,  “ E E G - ba s e d  h y p o - v ig il a nc e   de t e c ti o n  us in g  c o n vo lu ti o na l  n e ur a l  ne twor k,”   in   L e c tu r e   N ot e s   in   C om put e r   S c ie nc e   ( in c lu di ng  s ub s e r ie s   L e c tu r e   N ot e s   in   A r ti f ic ia l  I nt e ll ig e nc e   and L e c tu r e  N ot e s  i n B io in f or m at ic s ) , vo l.  12157  L N C S , 2020,  pp. 69 – 78.   [ 26]   D .  H .  L e e ,  J .  H .  J e o ng,  B .  W .  Y u,  T .  E .  K a m,  a nd  S .  W .  L e e ,  “ A ut o n o m o us   s y s te m   f o r   E E G - ba s e d   mul ti pl e   a bn o r ma l  m e nt a l  s ta te s   c la s s if i c a ti o n  us in g  h y b r id   d e e p  n e ur a l  n e tw o r ks   und e r   f li gh t  e n v i r o nm e nt ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  Sy s te m s ,  M an,  and   C y be r ne ti c s :  Sy s te m s , v o l.  53, n o . 10, pp. 6426 – 6437, O c t.  202 3, do i:  10.1109/ T S M C .2023.3282635.   [ 27]   C .  V id a ur r e ,  C .  S a nn e ll i,   K .  R .  M ül le r ,  a nd  B .  B la nk e r t z ,  “ M a c hi ne - l e a r ni ng - ba s e d  c o a da pt iv e   c a li br a ti o n  f or   b r a in - c o m put e r   in te r f a c e s ,”   N e ur al  C om put at io n , v o l.  23, n o . 3, pp. 791 – 816,  M a r . 2011, do i:  10.1162/NE C O _a _00089.   [ 28]   R .  N .  K hus ha ba ,  C .  W is e ,  S .  K o da g o da ,  J .  L o u v i e r e ,  B .  E .  K a h n,  a nd  C .  T o w ns e nd,  “ C o ns um e r   n e ur o s c ie n c e :  a s s e s s in g  th e   br a in   r e s p o ns e   t o   ma r ke ti ng  s ti mul i  us in g  e l e c tr oe nc e pha l o gr a m  ( E E G )   a nd  e y e   tr a c ki ng,”   E x pe r t  Sy s te m s   w it h  A ppl ic at io ns ,  v o l.   40,   no . 9, pp. 3803 – 3812, J ul . 2013, d o i:  10.1016/j . e s w a .2012.12.095.   [ 29]   T .  S .  L e e   a nd  D .  M umf o r d,  “ H i e r a r c hi c a l  b a y e s ia n  in f e r e n c e   i n  th e   vi s ua l   c o r t e x ,”   J our nal   of   th e   O pt ic al   Soc i e ty   o f   A m e r i c a  A ,  vo l.  20, n o . 7, p. 1434, J ul . 2003, d o i:  10.1364/j o s a a .20.001434.   [ 30]   X .  D e ng,  P .  Y a ng,  X .  L v ,  K .  L iu ,  a nd  K .  S un,  “ E E G   a na l y s is   o f   w o r ki ng  m e m o r y   be twe e n  s o b e r   s ta te   a nd  in to x i c a t e d  s ta te ,”   I E E E  A c c e ss , v ol . 9, pp. 145900 – 145911, 2021, d o i:  10.1109/A C C E S S .2021.3123336.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       T o w a r ds   automated  c las s if ication  o f   c ognit ive   s tat e s :   R iem annian  ge ome tr y   …  ( M anjunat ha  Siddapp a )   1029   B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS       M a n j un a t h a   Si dda ppa           p re s e n t l y   h e   i s   p u rs u i n g   h i s   Ph . D .   i n   t h e   D e p art men t   o f   E l ec t ro n i c s   an d   Co mmu n i c at i o n   E n g i n ee r i n g   at   SJ CI T .   H e  h as   o b t ai n ed   h i s   Bach e l o r ’ s   d e g r ee  i n   E l ec t ro n i c s   a n d   Co mmu n i c at i o n   fr o m   SJ C I T ,   Ch i ck b al l ap u r,   u n d e r   V T U ,   K ar n at ak a,   i n   2 0 0 5 .   H e  fu rt h e r ed   h i s   e d u c at i o n   b y   p u rs u i n g   an   M. T ec h .   i n   D i g i t al   Co mmu n i c at i o n   fr o m   BMS  Co l l e g e  o f   E n g i n ee r i n g ,   Ba n g a l o r e ,   u n d e r   V T U ,   K ar n at ak a.   H e   h a d   w o r k e d   as   ap p l i c at i o n   d e v el o p e r  at   I BM  I n d i a   Pv t   L t d ,   Ba n g a l o r e   f ro m  D ecem b e r  2 0 0 7   t o   J an u ary   2 0 1 1 .   H e  c an   b e   co n t a c t ed   at   t h i s   em ai l :   m a n j u n at h as _ 1 2 @ re d i ffm a i l . c o m .       D r.   Ke m pa h a num a i a h   M .   R a v i kum a r           cu rr e n t l y   s e r v i n g   as   t h e   Pr i n ci p al   o f   V i v ek an a n d a   I n s t i t u t e  o f   T ech n o l o g y   i n   B en g a l u r u   a n d   al s o   M em b e r   o f   Su b   C o mm i t t ee  t as k   fo rce  f o r  i m p l eme n t at i o n   o f  N E P   i n   K ar n at ak a.   H i s   a c a d em i c  j o u rn ey   b e g a n   w i t h   a  Ba ch e l o r ’ s  d eg r ee   i n   E l ec t ro n i c s   a n d   Co mmu n i c at i o n   E n g i n ee ri n g   fro m  Ban g al o r e  U n i v e rs i t y ,   Be n g al u ru ,   i n   1 9 9 9 .   H e   fu rt h e r ed   h i s   ed u c at i o n   b y   o b t ai n i n g   a  Mas t e r ’ s   d eg r ee   i n   Bi o me d i c al   I n s t ru me n t at i o n   fro m   SJ CE ,   M y s o r e ,   affi l i at e d   w i t h   V T U ,   Bel g a u m ,   i n   2 0 0 2 .   D ri v e n   b y   a   t h i rs t   fo r  k n o w l e d g e ,   h e   p u rs u ed   h i s   Ph . D .   i n   D i g i t al   Si g n a l   Pro ce s s i n g   fr o m   N M I T ,   Ban g al o r e ,   aff i l i at ed   w i t h   V T U ,   B e l g au m,   c o m p l e t i n g   h i s   d o c t o ral   s t u d i e s   i n   2 0 1 1 .   H i s   are as   o f  i n t e r e s t   i n c l u d i n g   s p eech   s i g n a l   p ro ce s s i n g ,   d i g i t a l   s i g n al   p ro ce s s i n g ,   a d ap t i v e   s i g n al   p ro ce s s i n g ,   d i g i t al   c o mmu n i c at i o n ,   b rai n - co m p u t e r   i n t e rfa ce ,   b i o med i c a l   s i g n a l   p ro ce s s i n g ,   an d   w i r el e s s   s e n s o r  n e t w o r k s .   H e   c a n   b e   c o n t ac t e d   at   t h i s   em ai l :   k m rav i k u m ar7 5 @ g m ai l . co m .       D r.   N a g en dra   K um a r   M a deg o w da           c u rr en t l y   s e rv e s   as   a  Pro fe s s o r  an d   H e ad   o f   t h e   D e p art men t   at   A k s h a y a  In s t i t u t e   o f  T ec h n o l o g y ,   T u m ak u ru .   H e   h as   e ar n e d   a  P h . D .   i n   i m ag e   p ro ce s s i n g   fr o m   R V CE ,   Ba n g a l o r e ,   affi l i at e d   w i t h   V T U ,   i n   2 0 2 1 .   H i s   are as   o f  i n t e r e s t s   are   d i g i t al   i m ag e  p ro ce s s i n g ,   b i o m ed i c a l   s i g n al   p ro ce s s i n g ,   p o w er  el ec t ro n i c s ,   c o n t ro l   s y s t em s ,   an a l o g   el ec t ro n i c   c i r cu i t s ,   n e t w o r k   an a l y s i s ,   an d   b as i c   e l ec t ri c a l   e n g i n ee r i n g .    H e  c an   b e   co n t a c t ed   at   t h i s   em ai l :   mn ag en d ra k u m ar7 2 @ g m ai l . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.