Shared reference/ground strategy: 两个系统都有 Fp1 shared electrode 以便后处理合并 reference system；ground shared at CPz（EEG data acquisition; PDF p. 4）。
电极点位 / 布局
Around-ear array 为 C-shaped around/behind-ear layout；左侧底部靠近 cheek 的一个 around-ear electrode 被牺牲，用作 Fp1 shared electrode（Around-ear EEG; PDF p. 4）。
In-ear electrodes 遵循 Kidmose naming convention：ear canal 两个 ExI/ExE，tragus 一个 ExT，concha 三个 ExA/ExB/ExC；x 表示左右耳，具体位置因耳廓解剖差异略变（In-ear EEG; PDF p. 5）。
Scalp EEG 包含 10-20 位置和 EOG；Fp1 在 scalp 与 ear-EEG 系统间共享，CPz 共享 ground（Fig. 2/Table 1; PDF pp. 4-5）。
实验设计
被试: 15 名 self-reported normal hearing adults，7 women、8 men，19-31 岁，mean 24.7，SD 3.5，native Danish speakers；Aarhus University IRB approval 2024-0673174（Participants; PDF p. 3）。
任务: selective auditory attention to one of two competing speech streams，左右注意方向 counterbalanced；每名 6 trials x 10 min，总计 60 min AAD data（Protocol; PDF p. 3）。
刺激: 两路 Danish educational talks，由 6 名 male Danish professors 讲授；每 trial 前有 5 s target prelisten；speech 通过 integrated insert earphones 呈现，并用 HRTF 模拟 ±60 deg azimuth；音量 normalized to -33 LUFS（Protocol/stimuli; PDF pp. 3-4）。
视觉条件: 半数 trials 显示 attended speaker video，半数显示 fixation cross；video/no-video 与左右方向跨被试平衡（Protocol; PDF pp. 3-4）。
触发同步: audio trigger channel 和 video stream photosensor triggers；实验末还采 5 min broadband chirp ASSR，但本论文不分析 ASSR（Protocol; PDF p. 4）。
信号处理流程
AAD algorithm: classic linear stimulus reconstruction；用 EEG backward decoder 重构 attended speech envelope，并比较与两路 competing speech features 的 Pearson correlation（Methods; PDF pp. 5-6）。
Decoder: EEG time lags 0-400 ms post-stimulus；L2 regularization，lambda 使用 Ledoit-Wolf analytical estimator（Methods; PDF p. 6）。
EEG preprocessing: 各 setup 分开处理；1-9 Hz zero-phase 4th-order Butterworth bandpass；按 trigger 分割 10 min trials（Preprocessing; PDF p. 6）。
Downsample/normalization: downsample to 20 Hz，per-trial Frobenius norm normalization；默认每个 setup 内 common average reference，around-ear/in-ear CAR 时排除 shared Fp1（Preprocessing; PDF pp. 6-7）。
Speech feature: gammatone filterbank 19 bands from 50 Hz to 5 kHz，powerlaw compression exponent 0.6，sum envelope，1-9 Hz filter，downsample to 20 Hz，per-trial zero mean/unit variance（Speech feature extraction; PDF p. 7）。
Evaluation: participant-specific leave-one-trial-out CV；participant-independent leave-one-participant-out CV；decision windows 1, 5, 10, 30, 60, 120, 300, 600 s；主比较使用 60 s（Evaluation; PDF p. 7）。
结果
主性能阶梯: 60 s decision window average AAD accuracies 为 scalp EEG 83.44%，around-ear EEG 67.22%，in-ear EEG 61.11%；三者差异显著，显示 performance vs wearability trade-off（Abstract/Conclusion; PDF pp. 1, 15）。
个体显著性: 60 s 下 scalp 15/15 participants significant，around-ear 14/15 significant，in-ear 9/15 significant；Benjamini-Hochberg correction 后 around-ear 13/15，in-ear 6/15（Results; PDF pp. 8-9）。
Speed limitation: median MESD 为 scalp 35.4 s，around-ear 2.66 min，in-ear 7.35 min；即使 scalp linear SR 对 very short windows 也不足，ear-based 更不适合当前算法下的快速 gain switching（Results; PDF pp. 9-10）。
Participant-independent decoding: scalp 有典型下降，60 s 下降 7.67 percentage points；in-ear 跨被试泛化失败并低于显著，around-ear 只下降 1.67 percentage points，作者推测标准化 C-shaped array 降低了 inter-participant variability（Results; PDF p. 10）。
Complementarity: 把 around-ear/in-ear 加到 full scalp EEG 中没有提高 AAD performance，原因是 performance gap 和 neural tracking correlation gap 太大（Complementarity; PDF pp. 10-11）。
Reference effects: same-ear average reference 使 in-ear 下降 4.1 percentage points，但 around-ear 小幅上升 1.7 points；单个 scalp reference 对 in-ear 提升 9.3 points，对 around-ear 提升 5.8 points，最佳 scalp references 在 left fronto-central area，如 FC5、C3、FC1、Cz（Influence of reference; PDF pp. 12-13）。
Sensor network: greedy forward selection 从 in-ear/around-ear 出发，添加 8 个 scalp nodes 可达到 full-scalp performance；in-ear 加 3 个 scalp nodes 接近 scalp median accuracy。in-ear + top three scalp nodes FC5/C3/T8 达 73.4%，同三 scalp electrodes 无 in-ear node 为 64.0%，差异 p = 0.0123（Sensor network; PDF pp. 13-15）。
局限
样本 15 名，且为年轻、normal-hearing、native Danish homogeneous group；对老年人和听损人群的泛化仍需验证（Conclusion; PDF p. 15）。
场景虽无电屏蔽，但仍是受控听觉任务；需要更 ecologically valid listening scenarios（Conclusion; PDF p. 15）。
每 10 min trial 只问一个 comprehension question，且 responses 未记录，无法量化 trial 内注意力波动或用任务表现筛除（Conclusion; PDF p. 15）。
使用 classic linear stimulus reconstruction；作者指出 ear-based EEG 仍缺少成功的 tailored nonlinear AAD algorithms（Conclusion; PDF p. 15）。
Scalp/around-ear 用 wet electrodes，in-ear 用 dry electrodes，因此 modality comparison 同时混入了 electrode wet/dry 和 contact quality 差异（Conclusion/Discussion; PDF pp. 9, 15）。
若目标是实时 neuro-steered hearing aid，当前 ear-based linear SR 仍不够快；若目标是长时间注意力监测，around-ear/in-ear 都已有显著可用信号。
Metadata
Field
Value
ID
p23_geirnaert_2025_direct_comparison
Title
A Direct Comparison of Simultaneously Recorded Scalp, Around-Ear, and In-Ear EEG for Neural Selective Auditory Attention Decoding to Speech
Year
2025
Category
06_recent_preprints_comparisons
Route
scalp / around-ear / in-ear EEG
Stage
direct modality comparison
Status
processed
Source integrity
ok
Pages
19
OCR status
not_needed
Evidence Groups
Group
Hits
Pages
hardware
12
p. 1, p. 2
electrode_layout
12
p. 1, p. 2, p. 3, p. 4, p. 5
experiment
12
p. 1, p. 2, p. 3
signal_processing
12
p. 1, p. 2, p. 3, p. 4, p. 6
results
12
p. 1, p. 2, p. 3
limitations
12
p. 1, p. 2, p. 4, p. 5, p. 6, p. 7
Local Evidence Sources
Source PDF path: US-pdf/A Direct Comparison of Simultaneously Recorded Scalp, Arou.pdf
Public PDF path: /papers/23-geirnaert-2025.pdf
Categorized PDF path: library/pdfs_by_category/06_recent_preprints_comparisons/23_2025_geirnaert_et_al_a_direct_comparison_of_simultaneously_recorded_scalp_around_ear_and_in_ear_eeg_f.pdf
Extracted text path: library/texts/06_recent_preprints_comparisons/23_2025_geirnaert_et_al_a_direct_comparison_of_simultaneously_recorded_scalp_around_ear_and_in_ear_eeg_f.txt