हम कुछ नया कैसे सीखते हैं? एक नई नौकरी में कार्य, नवीनतम हिट गीत के बोल या किसी दोस्त के घर के निर्देशन हमारे दिमाग में एन्कोडेड हो जाते हैं?
व्यापक उत्तर यह है कि हमारे दिमाग नई जानकारी को समायोजित करने के लिए अनुकूलन से गुजरते हैं। एक नए व्यवहार का पालन करने या नई शुरू की गई जानकारी को बनाए रखने के लिए, मस्तिष्क की सर्कुटी बदल जाती है।
इस तरह के संशोधनों को सिनैप्स के खरबों में ऑर्केस्ट्रेट किया जाता है – व्यक्तिगत तंत्रिका कोशिकाओं के बीच संबंध, जिसे न्यूरॉन्स कहा जाता है – जहां मस्तिष्क संचार होता है। एक जटिल समन्वित प्रक्रिया में, नई जानकारी कुछ सिनैप्स को नए डेटा के साथ मजबूत होने का कारण बनती है जबकि अन्य कमजोर हो जाते हैं। न्यूरोसाइंटिस्ट जिन्होंने इन परिवर्तनों का बारीकी से अध्ययन किया है, जिन्हें “सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी” के रूप में जाना जाता है, ने कई आणविक प्रक्रियाओं की पहचान की है, जो इस तरह की प्लास्टिसिटी का कारण बनती हैं। फिर भी “नियमों” की एक समझ जो इस प्रक्रिया से गुजरती है, उसका चयन अज्ञात बनी हुई है, एक रहस्य जो अंततः यह तय करता है कि मस्तिष्क में सीखी गई जानकारी को कैसे कैप्चर किया जाता है।
कैलिफोर्निया के सैन डिएगो न्यूरोबायोलॉजिस्ट विलियम “जेक” राइट, नाथन हेड्रिक और ताकाकी कोमियामा विश्वविद्यालय ने अब इस प्रक्रिया के बारे में महत्वपूर्ण विवरण उजागर किया है। इस बहु-वर्षीय अध्ययन के लिए मुख्य वित्तीय सहायता कई राष्ट्रीय स्वास्थ्य अनुसंधान अनुदान और एक प्रशिक्षण अनुदान द्वारा प्रदान की गई थी।
जैसा कि जर्नल में 17 अप्रैल को प्रकाशित किया गया है विज्ञानशोधकर्ताओं ने चूहों की मस्तिष्क गतिविधि में ज़ूम करने और सीखने की गतिविधियों के दौरान सिनैप्स और न्यूरॉन कोशिकाओं की गतिविधियों को ट्रैक करने के लिए, दो-फोटॉन इमेजिंग सहित एक अत्याधुनिक मस्तिष्क विज़ुअलाइज़ेशन पद्धति का उपयोग किया। पहले की तरह व्यक्तिगत सिनेप्स को देखने की क्षमता के साथ, नई छवियों से पता चला कि न्यूरॉन्स सीखने के एपिसोड के दौरान नियमों के एक सेट का पालन नहीं करते हैं, जैसा कि पारंपरिक सोच के तहत ग्रहण किया गया था। बल्कि, डेटा से पता चला है कि अलग -अलग न्यूरॉन्स कई नियमों का पालन करते हैं, विभिन्न नियमों के बाद विभिन्न क्षेत्रों में सिंकैप्स के साथ। ये नए निष्कर्ष मस्तिष्क और व्यवहार विकारों से लेकर कृत्रिम बुद्धिमत्ता तक, कई क्षेत्रों में प्रगति में सहायता के लिए खड़े हैं।
“जब लोग सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी के बारे में बात करते हैं, तो यह आमतौर पर मस्तिष्क के भीतर समान माना जाता है,” स्कूल ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज में एक पोस्टडॉक्टोरल विद्वान और अध्ययन के पहले लेखक राइट ने कहा। “हमारा शोध इस बात की स्पष्ट समझ प्रदान करता है कि सीखने के दौरान कैसे सिनैप्स को संशोधित किया जा रहा है, संभावित रूप से महत्वपूर्ण स्वास्थ्य निहितार्थ के साथ क्योंकि मस्तिष्क में कई बीमारियों में सिनैप्टिक डिसफंक्शन के कुछ रूप शामिल हैं।”
न्यूरोसाइंटिस्टों ने सावधानीपूर्वक अध्ययन किया है कि कैसे सिनैप्स के पास केवल अपने स्वयं के “स्थानीय” जानकारी तक पहुंच है, फिर भी सामूहिक रूप से वे व्यापक नए सीखा व्यवहारों को आकार देने में मदद करते हैं, “क्रेडिट असाइनमेंट समस्या” के रूप में लेबल किया गया एक पहेली। यह मुद्दा व्यक्तिगत चींटियों के अनुरूप है जो पूरे कॉलोनी के लक्ष्यों के ज्ञान के बिना विशिष्ट कार्यों पर काम करते हैं।
यह पता लगाना कि न्यूरॉन्स एक बार कई नियमों का पालन करते हैं, शोधकर्ताओं को आश्चर्यचकित कर दिया। अध्ययन में उपयोग किए गए अत्याधुनिक तरीकों ने उन्हें न्यूरॉन्स में परिवर्तनों के इनपुट और आउटपुट की कल्पना करने की अनुमति दी क्योंकि वे हो रहे थे।
यह खोज मौलिक रूप से उस तरह से बदल जाती है जिस तरह से हम समझते हैं कि मस्तिष्क क्रेडिट असाइनमेंट की समस्या को कैसे हल करता है, इस अवधारणा के साथ कि व्यक्तिगत न्यूरॉन्स विभिन्न उप -संकलन के डिब्बों में समानांतर में अलग -अलग गणना करते हैं, “अध्ययन के वरिष्ठ लेखक ताकाकी कोमियामा, न्यूरोबायोलॉजी के विभागों में एक प्रोफेसर (बायोलॉजिकल साइंसेज) और न्यूरोस्किल्स (स्कूल ऑफ मेडिसिन (स्कूल ऑफ मेडिसिन) में एक प्रोफेसर, दिमाग।
नई जानकारी कृत्रिम बुद्धिमत्ता के भविष्य और मस्तिष्क की तरह तंत्रिका नेटवर्क के भविष्य के लिए आशाजनक अंतर्दृष्टि प्रदान करती है, जिस पर वे काम करते हैं। आमतौर पर एक संपूर्ण तंत्रिका नेटवर्क प्लास्टिसिटी नियमों के एक सामान्य सेट पर कार्य करता है, लेकिन यह शोध एकवचन इकाइयों में कई नियमों का उपयोग करके उन्नत एआई सिस्टम को डिजाइन करने के लिए नए तरीकों को संक्रमित करता है।
स्वास्थ्य और व्यवहार के लिए, निष्कर्ष लत, पोस्ट-ट्रॉमेटिक स्ट्रेस डिसऑर्डर और अल्जाइमर रोग सहित स्थितियों के इलाज के लिए एक नया तरीका पेश कर सकते हैं, साथ ही न्यूरोडेवलपमेंटल विकार इस तरह के ऑटिज्म।
राइट ने कहा, “यह काम यह समझने की कोशिश कर रहा है कि मस्तिष्क आम तौर पर हमें बेहतर ढंग से समझने की अनुमति देने के लिए कैसे काम करता है कि इन अलग -अलग बीमारियों में क्या गलत हो रहा है।”
नए निष्कर्ष अब शोधकर्ताओं को एक पाठ्यक्रम पर अग्रणी कर रहे हैं ताकि यह समझने के लिए कि न्यूरॉन्स एक साथ अलग -अलग नियमों का उपयोग करने में सक्षम हैं और कई नियमों का उपयोग करने में क्या लाभ होता है।
