मानव नींद के पैटर्न की नकल करके तंत्रिका नेटवर्क बेहतर सीखते हैं

कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय - सैन डिएगो के शोधकर्ताओं की एक टीम यह पता लगा रही है कि कैसे कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क भयावह भूलने की समस्या को कम करने के लिए मानव मस्तिष्क की नींद के पैटर्न की नकल कर सकते हैं। 

में शोध प्रकाशित हुआ था PLOS कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी. 

औसतन, मनुष्य को प्रति 7 घंटे में 13 से 24 घंटे की नींद की आवश्यकता होती है। हालाँकि नींद शरीर को कई तरह से आराम देती है, फिर भी मस्तिष्क बहुत सक्रिय रहता है। 

नींद के दौरान सक्रिय मस्तिष्क

मैक्सिम बाझेनोव, पीएचडी, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के सैन डिएगो स्कूल ऑफ मेडिसिन में मेडिसिन के प्रोफेसर और नींद शोधकर्ता हैं। 

बज़ेनोव कहते हैं, "जब हम सोते हैं तो मस्तिष्क बहुत व्यस्त होता है, दिन के दौरान हमने जो सीखा है उसे दोहराने में।" "नींद यादों को पुनर्गठित करने में मदद करती है और उन्हें सबसे कुशल तरीके से प्रस्तुत करती है।"

बेज़ेनोव और उनकी टीम ने पिछला काम प्रकाशित किया है कि नींद कैसे तर्कसंगत स्मृति बनाती है, जो वस्तुओं, लोगों या घटनाओं के बीच मनमाने या अप्रत्यक्ष संबंधों को याद रखने की क्षमता है। यह पुरानी यादों को भूलने से भी बचाता है। 

प्रलयंकारी भूलने की समस्या

कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क एआई प्रौद्योगिकियों और प्रणालियों को बेहतर बनाने के लिए मानव मस्तिष्क की वास्तुकला से प्रेरणा लेते हैं। हालाँकि ये प्रौद्योगिकियाँ कम्प्यूटेशनल गति के रूप में अलौकिक प्रदर्शन हासिल करने में कामयाब रही हैं, लेकिन उनकी एक बड़ी सीमा है। जब तंत्रिका नेटवर्क क्रमिक रूप से सीखते हैं, तो नई जानकारी पिछली जानकारी को एक ऐसी घटना में अधिलेखित कर देती है जिसे विनाशकारी भूल कहा जाता है।

"इसके विपरीत, मानव मस्तिष्क लगातार सीखता है और मौजूदा ज्ञान में नए डेटा को शामिल करता है, और यह आम तौर पर सबसे अच्छा सीखता है जब नए प्रशिक्षण को स्मृति समेकन के लिए नींद की अवधि के साथ जोड़ा जाता है," बझेनोव कहते हैं। 

टीम ने स्पाइकिंग न्यूरल नेटवर्क का उपयोग किया जो कृत्रिम रूप से प्राकृतिक तंत्रिका तंत्र की नकल करता है। लगातार संचारित होने के बजाय, सूचना निश्चित समय बिंदुओं पर अलग-अलग घटनाओं या स्पाइक्स के रूप में प्रसारित होती है।

तंत्रिका नेटवर्क में नींद की नकल करना

शोधकर्ताओं ने पाया कि जब स्पाइकिंग नेटवर्क को नींद की नकल करते हुए कभी-कभी ऑफ़लाइन अवधि के साथ नए कार्यों पर प्रशिक्षित किया गया, तो भयावह भूलने की समस्या कम हो गई। मानव मस्तिष्क के समान, शोधकर्ताओं का कहना है कि "नींद" नेटवर्क को पुराने प्रशिक्षण डेटा का स्पष्ट रूप से उपयोग किए बिना पुरानी यादों को फिर से चलाने में सक्षम बनाती है। 

"जब हम नई जानकारी सीखते हैं, तो न्यूरॉन्स विशिष्ट क्रम में सक्रिय होते हैं और इससे उनके बीच सिनैप्स बढ़ता है," बझेनोव कहते हैं। “नींद के दौरान, हमारे जागृत अवस्था के दौरान सीखे गए स्पाइकिंग पैटर्न अनायास दोहराए जाते हैं। इसे पुनःसक्रियण या पुनःप्ले कहते हैं। 

"सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी, बदलने या ढालने की क्षमता, नींद के दौरान भी बनी रहती है और यह सिनैप्टिक वजन पैटर्न को और बढ़ा सकती है जो स्मृति का प्रतिनिधित्व करती है, भूलने से रोकने या पुराने से नए कार्यों में ज्ञान के हस्तांतरण को सक्षम करने में मदद करती है।" 

टीम ने पाया कि इस दृष्टिकोण को कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क पर लागू करने से नेटवर्क को भयावह भूलने से बचने में मदद मिली। 

"इसका मतलब यह था कि ये नेटवर्क इंसानों या जानवरों की तरह लगातार सीख सकते हैं," बझेनोव आगे कहते हैं। “यह समझना कि मानव मस्तिष्क नींद के दौरान सूचनाओं को कैसे संसाधित करता है, मानव विषयों में स्मृति को बढ़ाने में मदद कर सकता है। नींद की लय बढ़ाने से याददाश्त बेहतर हो सकती है। 

“अन्य परियोजनाओं में, हम नींद के दौरान उत्तेजना लागू करने के लिए इष्टतम रणनीतियों को विकसित करने के लिए कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करते हैं, जैसे श्रवण स्वर, जो नींद की लय को बढ़ाते हैं और सीखने में सुधार करते हैं। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकता है जब याददाश्त गैर-इष्टतम हो, जैसे कि जब उम्र बढ़ने पर या अल्जाइमर रोग जैसी कुछ स्थितियों में याददाश्त कम हो जाती है।