ნერვული ქსელები უკეთესად სწავლობენ ადამიანის ძილის ნიმუშების მიბაძვით

კალიფორნიის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფი - სან დიეგო იკვლევს, თუ როგორ შეიძლება ხელოვნური ნერვული ქსელების მიბაძვა ადამიანის ტვინის ძილის შაბლონებს კატასტროფული დავიწყების პრობლემის შესამსუბუქებლად. 

გამოქვეყნდა კვლევა PLOS- ის კომპიუტერული ბიოლოგია. 

საშუალოდ, ადამიანს სჭირდება 7-დან 13 საათამდე ძილი 24 საათში. მიუხედავად იმისა, რომ ძილი ამშვიდებს სხეულს მრავალი თვალსაზრისით, ტვინი მაინც ძალიან აქტიურია. 

აქტიური ტვინი ძილის დროს

მაქსიმ ბაჟენოვი, დოქტორი, არის კალიფორნიის უნივერსიტეტის სან დიეგოს მედიცინის სკოლის მედიცინისა და ძილის მკვლევარი. 

„ტვინი ძალიან დაკავებულია, როცა გვძინავს, იმეორებს იმას, რაც ვისწავლეთ დღის განმავლობაში“, - ამბობს ბაჟენოვი. „ძილი მეხსიერების რეორგანიზაციაში ეხმარება და მათ ყველაზე ეფექტურად წარმოაჩენს“.

ბაჟენოვმა და მისმა გუნდმა გამოაქვეყნეს წინა ნაშრომი იმის შესახებ, თუ როგორ აყალიბებს ძილი რაციონალურ მეხსიერებას, რაც წარმოადგენს ობიექტებს, ადამიანებს ან მოვლენებს შორის თვითნებური ან არაპირდაპირი ასოციაციების დამახსოვრების უნარს. ის ასევე იცავს ძველი მოგონებების დავიწყებას. 

კატასტროფული დავიწყების პრობლემა

ხელოვნური ნერვული ქსელები შთაგონებას იღებენ ადამიანის ტვინის არქიტექტურიდან ხელოვნური ინტელექტის ტექნოლოგიებისა და სისტემების გასაუმჯობესებლად. მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტექნოლოგიებმა მოახერხეს ზეადამიანური მუშაობის მიღწევა გამოთვლითი სიჩქარის სახით, მათ აქვთ ერთი ძირითადი შეზღუდვა. როდესაც ნერვული ქსელები თანმიმდევრულად სწავლობენ, ახალი ინფორმაცია გადაწერს წინა ინფორმაციას ფენომენში, რომელსაც ეწოდება კატასტროფული დავიწყება.

„საპირისპიროდ, ადამიანის ტვინი მუდმივად სწავლობს და ახალ მონაცემებს აერთიანებს არსებულ ცოდნაში და, როგორც წესი, ის უკეთესად სწავლობს, როდესაც ახალი ვარჯიში მეხსიერების კონსოლიდაციისთვის ძილის პერიოდებთან არის შერწყმული“, - ამბობს ბაჟენოვი. 

ჯგუფმა გამოიყენა მკვეთრი ნერვული ქსელები, რომლებიც ხელოვნურად ბაძავს ბუნებრივ ნერვულ სისტემებს. იმის ნაცვლად, რომ იყოს უწყვეტი კომუნიკაცია, ინფორმაცია გადაიცემა როგორც დისკრეტული მოვლენები, ან მწვერვალები, გარკვეულ დროში.

ძილის იმიტაცია ნერვულ ქსელებში

მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ როდესაც spiking ქსელები ვარჯიშობდნენ ახალ ამოცანებზე, ზოგჯერ ოფლაინ პერიოდებით ძილის იმიტირებით, კატასტროფული დავიწყების პრობლემა შერბილდა. ადამიანის ტვინის მსგავსად, მკვლევარები ამბობენ, რომ „ძილი“ საშუალებას აძლევს ქსელებს, გაიმეორონ ძველი მოგონებები ძველი სასწავლო მონაცემების მკაფიოდ გამოყენების გარეშე. 

„როდესაც ახალ ინფორმაციას ვსწავლობთ, ნეირონები კონკრეტული თანმიმდევრობით იფეთქებენ და ეს ზრდის მათ შორის სინაფსებს“, - ამბობს ბაჟენოვი. ”ძილის დროს, ჩვენი სიფხიზლის დროს ნასწავლი სპიკების შაბლონები სპონტანურად მეორდება. ამას ჰქვია ხელახალი გააქტიურება ან გამეორება. 

„სინაფსური პლასტიურობა, შეცვლის ან ჩამოსხმის უნარი ჯერ კიდევ რჩება ძილის დროს და მას შეუძლია კიდევ უფრო გააძლიეროს სინაფსური წონის შაბლონები, რომლებიც წარმოადგენენ მეხსიერებას, ხელს უშლის დავიწყებას ან ცოდნის ძველიდან ახალზე გადატანას. 

ჯგუფმა აღმოაჩინა, რომ ამ მიდგომის გამოყენებით ხელოვნურ ნერვულ ქსელებში, ის დაეხმარა ქსელებს კატასტროფული დავიწყების თავიდან აცილებაში. 

„ეს იმას ნიშნავდა, რომ ამ ქსელებს შეეძლოთ უწყვეტი სწავლა, ისევე როგორც ადამიანები ან ცხოველები“, განაგრძობს ბაჟენოვი. „გაცნობიერება, თუ როგორ ამუშავებს ადამიანის ტვინი ინფორმაციას ძილის დროს, შეიძლება დაეხმაროს ადამიანებში მეხსიერების გაზრდას. ძილის რიტმების გაზრდამ შეიძლება გამოიწვიოს უკეთესი მეხსიერება. 

„სხვა პროექტებში ჩვენ ვიყენებთ კომპიუტერულ მოდელებს ძილის დროს სტიმულაციის გამოყენების ოპტიმალური სტრატეგიების შესამუშავებლად, როგორიცაა სმენის ტონები, რომლებიც აძლიერებენ ძილის რიტმს და აუმჯობესებენ სწავლას. ეს შეიძლება იყოს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი, როდესაც მეხსიერება არაოპტიმალურია, მაგალითად, როდესაც მეხსიერება მცირდება ასაკთან ერთად ან ზოგიერთ პირობებში, როგორიცაა ალცჰეიმერის დაავადება.