Sinir Ağları İnsan Uyku Kalıplarını Taklit Ettiğinde Daha İyi Öğrenir

Kaliforniya Üniversitesi – San Diego’da bir araştırma ekibi, yapay sinir ağlarının insan beyninin uyku kalıplarını taklit ederek katastrofik unutma sorununu hafifletip hafifletmeyeceğini araştırıyor.

Araştırma PLOS Computational Biology‘de yayınlandı.

İnsanların ortalama 7 ila 13 saat uyku ihtiyacı vardır. Uyku vücudu birçok yönden rahatlatırken, beyin hala çok aktif kalır.

Uyku Sırasında Aktif Beyin

Maxim Bazhenov, PhD, Kaliforniya Üniversitesi San Diego Tıp Fakültesi’nde tıp profesörü ve uyku araştırmacısıdır.

“Beyin uyurken çok meşgul, gün boyunca öğrendiklerimizle meşgul,” diyor Bazhenov. “Uyku, anıları yeniden organize etmeye ve en verimli şekilde sunmaya yardımcı olur.”

Bazhenov ve ekibi, uyku ile mantıksal belleğin nasıl inşa edildiği hakkında daha önce çalışma yayınlamışlardır. Mantıksal bellek, nesneler, kişiler veya olaylar arasındaki keyfi veya dolaylı bağlantılara ilişkin anıları hatırlama yeteneğidir. Ayrıca eski anıların unutulmasına karşı koruma sağlar.

Katastrofik Unutma Sorunu

Yapay sinir ağları, insan beyninin mimarisinden esinlenerek AI teknolojileri ve sistemlerini geliştirmek için tasarlanmıştır. Bu teknolojiler, hesaplama hızında süper insan performansı elde etmeyi başarmışlardır, ancak bir sınırları vardır. Sinir ağları sıralı olarak öğrendiğinde, yeni bilgi önceki bilgiyi katastrofik unutma olarak bilinen bir olguyla üzerine yazar.

“Öte yandan, insan beyni sürekli olarak öğrenir ve yeni verileri mevcut bilgilere entegre eder ve genellikle en iyi şekilde uyku ile bellek konsolidasyonu için yeni eğitim arasında geçişlerle öğrenir,” diyor Bazhenov.

Ekibin kullandığı sıçramalı sinir ağları, doğal sinir sistemlerini taklit eder. Bilgiler sürekli olarak iletilmek yerine, belirli zaman noktalarında sıçramalar olarak iletilir.

Sinir Ağlarında Uyku Taklidi

Araştırmacılar, sıçramalı ağların yeni görevlerle eğitildiğinde ve uyku gibi offline dönemlerle kesildiğinde, katastrofik unutma sorununun hafifletildiğini keşfettiler. İnsan beynine benzer şekilde, araştırmacılara göre “uyku”, ağların eski anıları açıkça eski eğitim verilerini kullanmadan yeniden oynamalarına olanak tanır.

“Yeni bilgi öğrendiğimizde, nöronlar belirli bir sırayla ateşler ve bu, aralarında sinapsları artırır,” diyor Bazhenov. “Uyku sırasında, uyanıkken öğrendiğimiz sıçrama kalıpları spontan olarak tekrarlanır. Bu, reaktivasyon veya yeniden oynama olarak adlandırılır.

“Sinaptik plastisite, değiştirilebilmeye veya şekillendirilebilme yeteneği, uyku sırasında hala mevcuttur ve bu, anıları temsil eden sinaptik ağırlık kalıplarını daha da güçlendirebilmeye ve unutmayı önleyebilmeye veya eski görevlerden yeni görevlere bilgi aktarımına yardımcı olabilme yeteneğine sahiptir.”

Ekibin bu yaklaşımı yapay sinir ağlarına uygulaması, ağların katastrofik unutma sorununu aşmasına yardımcı oldu.

“Bu, ağların insanlarda veya hayvanlarda olduğu gibi sürekli olarak öğrenmesini sağladı,” diye devam ediyor Bazhenov. “İnsan beyninin uyku sırasında bilgi işleme şeklini anlamak, insan konularında belleği güçlendirmeye yardımcı olabilir. Uyku ritimlerini güçlendirmek, daha iyi belleğe yol açabilir.

“Diğer projelerde, uyku sırasında uyku ritimlerini ve öğrenmeyi iyileştiren ses tonları gibi stimülasyonu uygulamak için optimal stratejiler geliştirmek için bilgisayar modellerini kullanıyoruz. Bu, özellikle bellek yaşlanma veya Alzheimer hastalığı gibi bazı koşullarda azaldığında daha önemli olabilir.”