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Accès ouvert déclaré 2025 article

Automatic detection and prediction of epileptic EEG signals based on nonlinear dynamics and deep learning: a review

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Epilepsy is a neurological disorder affecting ~50 million patients worldwide (30% refractory cases) with complex dynamical behavior governed by nonlinear differential equations. Seizures severely impact patients' quality of life and may lead to serious complications. As a primary diagnostic tool, electroencephalography (EEG) captures brain dynamics through non-stationary time series with measurable chaotic and fractal properties. However, EEG signals are highly nonlinear and non-smooth, and conventional linear analysis methods limited by Fourier spectral decomposition cannot capture the inherent phase space dispersion and multifractal geometries of epileptic signals. In recent years, nonlinear dynamics methods such as chaos theory, fractal analysis, and entropy computation have provided new perspectives for EEG signal analysis, while deep learning approaches like convolutional neural networks and long short-term memory networks further enhance the robustness of dynamical pattern recognition through end-to-end nonlinear feature extraction. These methods reveal dynamic patterns in signals, thereby substantially improving epilepsy detection and prediction accuracy. This survey reviews research progress in automatic detection and prediction of epileptic EEG signals based on nonlinear dynamics and deep learning, evaluating key techniques including Lyapunov exponents, fractal dimensions, and entropy metrics. Results highlight three paradigm shifts, including the demonstrated superiority of nonlinear features in capturing preictal transitions, the critical role of attention mechanisms in processing long-range dependencies, and the significant advantages achieved by integrating nonlinear attributes with deep learning architectures for cross-patient generalization and noise suppression. Furthermore, this survey identifies persistent challenges including clinical translation barriers, algorithm performance trade-offs, and feature extraction/selection limitations. It emphasizes the need to integrate algebraic topology and graph convolutional deep learning to address multiscale dynamics, and proposes a unified framework for regulatory-compliant clinical translation that bridges the gap between research innovations and real-world clinical deployment, while outlining future research priorities focused on multimodal data fusion and regulatory-compliant validation frameworks.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Automatic detection and prediction of epileptic EEG signals based on nonlinear dynamics and deep learning: a review
Date Crossref
18/08/2025
Éditeur
Frontiers Media SA
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Northeastern University pays non établi dans la notice
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  • Liaoning University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • First Hospital of China Medical University Department of Vascular and Thyroid Surgery pays non établi dans la notice
    Établissement de santé
  • China Medical University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Ludong University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Medical and Bioinformatics Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Computer Science and Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Mathematics and Statistics pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Northeastern University, Liaoning University et Department of Vascular and Thyroid Surgery — First Hospital of China Medical University, avec 5 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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