EEG of game players - detecting involvement with and without ICA preprocessing

The aim of this paper is to analyze the differences in the classification accuracy obtained with raw EEG data and with data preprocessed with Independent Components Analysis (ICA). Our main research question is whether ICA is able to improve the classification accuracy not only in the case of a multichannel recording but also when EEG data are recorded only from a few channels. In order to answer this question we performed an experiment with 6 game players and gathered EEG data during Dota 2 game session. We analyzed the EEG data separately for 19, 7, and 3 channels with and without ICA preprocessing. With all three number of channels and for each of the six players we obtained more precise classifiers, classifying the seconds of the game as involving or boring, after applying ICA (mean accuracy averaged over subjects: 19 channels 0.87 (raw signals), 0.91 (after ICA); 7 channels 0.8 (raw signals), 0.85 (after ICA); 3 channels 0.75 (raw signals), 0.8 (after ICA)). Streszczenie. Celem artykułu jest analiza różnic w dokładności klasyfikacji otrzymanej przy wykorzystaniu surowego sygnału EEG oraz sygnału poddanego preprocessingowi z wykorzystaniem analizy składowych niezależnych (ICA). Naszym głównym pytaniem badawczym jest to, czy ICA jest w stanie zwiększyć dokładność klasyfikacji nie tylko w przypadku wielokanałowego EEG, ale również wtedy, kiedy dane EEG są nagrywane tylko z kilku kanałów. W celu udzielenia odpowiedzi na to pytanie przeprowadziliśmy eksperyment z sześcioma graczami i zgromadziliśmy dane EEG podczas gry w grę Dota 2. Przeanalizowaliśmy dane oddzielnie dla 19, 7 i 3 kanałów z oraz bez zastosowania algorytmu ICA. Dla wszystkich trzech liczb kanałów i dla każdego z sześciu graczy otrzymaliśmy bardziej dokładne klasyfikatory, dokonujące klasyfikacji poszczególnych sekund gry jako angażujących i nudnych, po przeprowadzeniu preprocessingu z wykorzystaniem ICA (średnia dokładność dla wszystkich podmiotów: 19 kanałów 0.87 (surowe sygnały), 0.91 (po ICA); 7 kanałów 0.8 (surowe sygnały), 0.85 (po ICA); 3 kanały 0.75 (surowe sygnały), 0.8 (po ICA)). (EEG graczy – detekcja zaangażowania z i bez wstępnego przetworzenia sygnału przy pomocy ICA).