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cEEGrid Guide

2. 整条发展脉络

2.1 2000s–2010 前后：问题背景

传统 EEG 的问题不是“信号不能用”，而是：

  • 设备笨重；
  • 电极帽佩戴复杂；
  • 导电膏和准备时间长；
  • 很难长期佩戴；
  • 不适合日常场景、睡眠场景、助听器/耳机产品形态。

所以 ear-EEG 的根本目标是：

把 EEG 从实验室里的 EEG cap，逐步变成可以日常佩戴、长期记录、用户几乎无感的 wearable / transparent EEG。

2.2 2011–2013：现代 ear-EEG 的起点，先从 in-ear EEG 开始

这一阶段的核心问题是：耳道里到底能不能采到可用 EEG？

关键论文 1：Looney et al., 2011

An in-the-ear platform for recording electroencephalogram

  • 类型：会议论文，EMBC 2011
  • 意义：现代 in-ear EEG 的早期代表工作之一，提出从耳道内记录 EEG。
  • 关键词：ear canal, in-the-ear EEG, wearable EEG
  • DOI：10.1109/IEMBS.2011.6091733
  • PubMed：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22255920/

这篇的意义在于：它把耳道从“生理信号位置”变成了“脑电采集位置”。

关键论文 2：Looney et al., 2012

The In-the-Ear Recording Concept: User-Centered and Wearable Brain Monitoring

这篇很适合作为“ear-EEG 为什么有意义”的起点。

关键论文 3：Kidmose et al., 2012

Auditory evoked responses from Ear-EEG recordings

这篇开始把 ear-EEG 与听觉系统连接起来，这对后来的 neuro-steered hearing aids / AAD 非常关键。

关键论文 4：Kidmose et al., 2013

A Study of Evoked Potentials From Ear-EEG

这篇可以看作早期 ear-EEG 的方法学验证核心论文。

2.3 2015：ear-EEG 进入系统表征与形态分化阶段

2015 年是关键节点：

  • in-ear EEG 线开始系统表征；
  • cEEGrid 作为 around-the-ear EEG 代表方案出现；
  • auricle / mastoid soft electronics 也开始进入 BCI 讨论。

关键论文 5：Mikkelsen et al., 2015

EEG Recorded from the Ear: Characterizing the Ear-EEG Method

这篇适合理解：ear-EEG 到底能记录什么、与 scalp EEG 相比有什么特点。

关键论文 6：Bleichner et al., 2015

Exploring miniaturized EEG electrodes for brain-computer interfaces. An EEG you do not see?

这篇是 cEEGrid 设计思想的重要前导：目标不是做更完整的 EEG cap，而是做“你看不见的 EEG”。

关键论文 7：Debener et al., 2015

Unobtrusive ambulatory EEG using a smartphone and flexible printed electrodes around the ear

关键点：

  • cEEGrid 由 10 个电极印刷在柔性片材上；
  • C 形结构适配耳周；
  • 10 名被试佩戴两套 cEEGrid 超过 7 小时；
  • 使用 smartphone 做刺激与信号采集；
  • 验证 resting EEG 和 auditory oddball。

可以把这篇视为 cEEGrid 线的起点论文。

关键论文 8：Norton et al., 2015

Soft, curved electrode systems capable of integration on the auricle as a persistent brain-computer interface

2.4 2016–2017：cEEGrid 从“能采集”进入“能做任务”

这一阶段的关键问题是：cEEGrid 是否能完成真实任务，比如听觉注意、目标说话人检测、视觉认知任务？

关键论文 9：Bleichner, Mirkovic & Debener, 2016

Identifying auditory attention with ear-EEG: cEEGrid versus high-density cap-EEG comparison

这篇是 cEEGrid 进入 AAD / 听觉注意解码方向的核心论文。

关键论文 10：Mirkovic et al., 2016

Target Speaker Detection with Concealed EEG Around the Ear

这篇说明 cEEGrid 最自然的应用之一是：听觉注意 / 目标说话人 / 助听器控制。

关键论文 11：Goverdovsky et al., 2016

In-Ear EEG from Viscoelastic Generic Earpieces: Robust and Unobtrusive 24/7 Monitoring

这篇不是 cEEGrid，但它对消费级 ear-EEG 产品形态很重要，因为它更接近“耳塞/耳机化”。

关键论文 12：Bleichner & Debener, 2017

Concealed, Unobtrusive Ear-Centered EEG Acquisition: cEEGrids for Transparent EEG

这篇建议作为 cEEGrid 入门的第一篇综述。

关键论文 13：Pacharra, Debener & Wascher, 2017

Concealed Around-the-Ear EEG Captures Cognitive Processing in a Visual Simon Task

2.5 2018–2021：睡眠、真实世界、家庭监测、听觉处理

关键论文 14：Sterr et al., 2018

Sleep EEG Derived From Behind-the-Ear Electrodes (cEEGrid) Compared to Standard Polysomnography

这篇说明 cEEGrid 非常适合睡眠/清醒监测这类长时佩戴场景。

关键论文 15：Denk et al., 2018

Event-Related Potentials Measured From In and Around the Ear Electrodes Integrated in a Live Hearing Device for Monitoring Sound Perception

这篇对“耳机/助听器形态的脑电采集”很重要。

关键论文 16：Mikkelsen et al., 2019

Machine-learning-derived sleep-wake staging from around-the-ear electroencephalogram outperforms manual scoring and actigraphy

关键论文 17：OpenBCI + cEEGrid, 2021

Open-source concealed EEG data collection for Brain-Computer Interfaces: Real-world neural observation through OpenBCI amplifiers with around-the-ear cEEGrid electrodes

2.6 2022–2026：开放硬件、低成本放大器、公开数据集、in-ear vs around-ear 直接比较

这一阶段的重点从“证明能用”转向：

  • 怎么低成本复现；
  • OpenBCI 是否够用；
  • cEEGrid、in-ear、scalp EEG 在同一任务上差距多大；
  • 是否能做公开数据集和通用算法评估；
  • 是否能和 hearable / earbud / 助听器产品形态融合。

关键论文 18：Knierim et al., 2022

A simplified design of a cEEGrid ear-electrode adapter for the OpenBCI biosensing platform

  • 类型：HardwareX
  • 意义：OpenBCI Cyton + Daisy 与 cEEGrid 的简化转接设计。对你做硬件复现非常重要。
  • DOI：10.1016/j.ohx.2022.e00357
  • PubMed：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36204424/
  • GitHub：https://github.com/MKnierim/openbci-ceegrids
  • 本地状态：已修复。US-pdf/ 中对应文件已替换为正确 HardwareX/PMC PDF；原错配 Physics Letters B 文件备份在 metadata/source_mismatches/18_wrong_physics_letters_b_cusp_structure.pdf。

关键论文 19：Holtze et al., 2022

Ear-EEG Measures of Auditory Attention to Continuous Speech

关键论文 20：Knierim, Bleichner & Reali, 2023

A Systematic Comparison of High-End and Low-Cost EEG Amplifiers for Concealed, Around-the-Ear EEG Recordings

关键论文 21：Van Den Broucke et al., 2023

Wireless and wearable auditory EEG acquisition hardware using around-the-ear cEEGrid electrodes

关键论文 22：Zhu et al., 2024

Using Ear-EEG to Decode Auditory Attention in Multiple-speaker Environment

关键论文 23：Geirnaert / Kappel / Kidmose, 2025

A Direct Comparison of Simultaneously Recorded Scalp, Around-Ear, and In-Ear EEG for Neural Selective Auditory Attention Decoding to Speech

这篇对路线判断很重要：scalp EEG 仍然性能最好，但 around-ear 和 in-ear 在长期注意监测上具备潜力。