یادگیری ماشینی نشان می دهد که چگونه هر حالت خواب به یادگیری و حافظه کمک می کند

اندی کوربلی -5 ژوئیه 2022 -AddThis Sharing Buttons

یک مطالعه جدید نشان داده است که رویاهای عجیب و غریب ممکن است به مغز کمک کند تا تجربیات ما را تثبیت کند و از آنها بیاموزد.

اهمیت خواب و رویاها برای یادگیری و حافظه مدت‌هاست که تشخیص داده شده است، و این ارتباط ممکن است رویاهای دیوانه‌کننده‌ای باشد که در خواب با حرکت سریع چشم (REM) رخ می‌دهد، مرحله‌ای از خواب که مغز بیشترین فعالیت را دارد.

نیکلاس دیپروا، نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «آنچه ما فاقد آن هستیم، نظریه ای است که این موضوع را با تلفیق تجربیات، تعمیم مفاهیم و خلاقیت پیوند دهد.

در طول مراحل دیگر خواب، غیر REM، مغز محرک‌های حسی را که در بیداری تجربه می‌کنیم، دوباره پخش می‌کند، که منجر به انفجارهای خود به خودی فعالیت مغز می‌شود که رویاهای واضحی را در خواب REM ایجاد می‌کند.

برای بررسی اینکه چگونه هر مرحله بر یادگیری تأثیر می‌گذارد، محققان از یک تکنیک یادگیری ماشینی به نام شبکه‌های متخاصم مولد (GANs) برای ایجاد حالت‌های رویایی مصنوعی، قبل از شبیه‌سازی فعالیت قشر مغز با وارد کردن عناصر غیرعادی به رویاهای مصنوعی استفاده کردند.

GAN ها اساساً دو شبکه عصبی هستند که برای تولید داده های جدید از یک مجموعه داده، در این مورد یک سری عکس ساده از اشیا و حیوانات، با یکدیگر رقابت می کنند. این سیستم تصاویر مصنوعی جدیدی تولید می کند که به طور سطحی برای انسان واقعی به نظر می رسد.سپس محققان قشر مغز را در سه حالت متمایز شبیه سازی کردند: بیداری، خواب غیر REM و خواب REM.

در هنگام بیداری، مدل در معرض تصاویر قایق، اتومبیل، سگ و سایر اشیاء قرار می گیرد. در خواب غیر REM، مدل این تصاویر را با برخی انسدادها دوباره پخش می کند.

خواب REM GAN های جدیدی ایجاد می کند و نسخه های پیچ خورده اما واقعی و ترکیبی از قایق ها، ماشین ها، سگ ها و غیره را ایجاد می کند.

دکتر جاکوب جردن، نویسنده ارشد در گروه فیزیولوژی دانشگاه برن، گفت: “رویاهای غیر REM و REM با یادگیری مدل ما واقعی تر می شوند.” در حالی که رویاهای غیر REM بسیار شبیه به تجربیات بیداری هستند، رویاهای REM تمایل دارند این تجربیات را به طور خلاقانه ترکیب کنند.

برای اینکه ببینند آیا آنها می توانند این روند را تغییر دهند یا خیر، محققان حالت های مختلف خواب را قطع کردند. هنگامی که خواب REM در مدل سرکوب شد، رویاها خلاقیت کمتری داشتند، و زمانی که فاز خواب غیر REM حذف شد، بازنمایی ها نسبت به نوسانات حسی حساس تر بودند.

بر اساس این مطالعه، خواب بیداری، غیر REM و خواب REM به نظر می رسد کارکردهای مکملی برای یادگیری دارند: تجربه محرک، تثبیت آن تجربه و کشف مفاهیم معنایی.

دپروا گفت: «ما فکر می‌کنیم که این یافته‌ها نقش تکاملی ساده‌ای را برای رویاها نشان می‌دهد، بدون اینکه معنای دقیق آنها را تفسیر کند نباید تعجب آور باشد که رویاها عجیب و غریب هستند: این عجیب و غریب یک هدف را دنبال می کند.”

دفعه بعد که رویاهای دیوانه‌وار می‌بینید، شاید سعی نکنید معنای عمیق‌تری پیدا کنید. مغز شما ممکن است به سادگی تجربیات شما را سازماندهی کند.”

خواب REM همچنین آخرین مرحله خواب قبل از بیدار شدن است. برای افرادی که می توانند رویاهای خود را به خاطر بسپارند، به این دلیل است که مغز به فعال ترین دوره رسیده است، که در طی آن ممکن است به این سازمان بپردازد.

بسیاری از مردم گزارش می دهند که رویاها اغلب دارای اجزای مختلفی هستند که به نظر می رسد کاملاً با یکدیگر در تضاد هستند، و این می تواند به این دلیل باشد که مغز در تلاش است تا با ترکیب تجربی عناصر متفاوت، مانند هیبریدهای قایق-سگ ساخته شده توسط GAN، مشکلی را حل کند.