अध्ययन से पता चलता है कि एआई ने पशु व्यवहार विश्लेषण को कैसे सरल बनाया है

मिशिगन (एएनआई): मिशिगन विश्वविद्यालय के एक समूह ने अधिक प्रभावी पशु व्यवहार विश्लेषण करने में जैविक विज्ञान में शोधकर्ताओं की सहायता के लिए नया सॉफ्टवेयर बनाया है।

LabGym, एक ओपन-सोर्स प्रोग्राम, विभिन्न पशु मॉडल प्रणालियों में पूर्वनिर्धारित गतिविधियों को पहचानने, वर्गीकृत करने और गिनने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग करता है।

विभिन्न कारणों से, किसी जीव पर दी गई दवा के सभी संभावित प्रभावों को समझने और एक निश्चित व्यवहार उत्पन्न करने के लिए मस्तिष्क के सर्किट कैसे बातचीत करते हैं, इसकी मैपिंग सहित, वैज्ञानिकों को जानवरों के व्यवहार को मापना चाहिए।

यू-एम फैकल्टी सदस्य बिंग ये की प्रयोगशाला में शोधकर्ता, उदाहरण के लिए, तंत्रिका तंत्र के विकास और कार्यों का अध्ययन करने के लिए एक मॉडल के रूप में ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर - या फल मक्खियों - में आंदोलनों और व्यवहारों का विश्लेषण करते हैं। क्योंकि फल मक्खियाँ और मनुष्य कई जीन साझा करते हैं, फल मक्खियों के ये अध्ययन अक्सर मानव स्वास्थ्य और रोग में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।

"व्यवहार मस्तिष्क का एक कार्य है। इसलिए जानवरों के व्यवहार का विश्लेषण इस बारे में आवश्यक जानकारी प्रदान करता है कि मस्तिष्क कैसे काम करता है और बीमारी के जवाब में यह कैसे बदलता है," यू-एम लाइफ साइंसेज इंस्टीट्यूट में ये की प्रयोगशाला में एक न्यूरोसाइंटिस्ट युजिया हू ने कहा। 24 फरवरी सेल रिपोर्ट मेथड्स अध्ययन नए सॉफ्टवेयर का वर्णन करता है।

लेकिन मैन्युअल रूप से जानवरों के व्यवहार की पहचान करना और गिनना समय लेने वाला और व्यवहार का विश्लेषण करने वाले शोधकर्ता के लिए अत्यधिक व्यक्तिपरक है। और जबकि कुछ सॉफ्टवेयर प्रोग्राम जानवरों के व्यवहार को स्वचालित रूप से मापने के लिए मौजूद हैं, वे चुनौतियां पेश करते हैं।

"इनमें से कई व्यवहार विश्लेषण कार्यक्रम एक व्यवहार की पूर्व-निर्धारित परिभाषाओं पर आधारित हैं," ये ने कहा, जो मेडिकल स्कूल में सेल और विकासात्मक जीव विज्ञान के प्रोफेसर भी हैं। "यदि एक ड्रोसोफिला लार्वा 360 डिग्री रोल करता है, उदाहरण के लिए, कुछ प्रोग्राम एक रोल की गणना करेंगे। लेकिन 270 डिग्री भी एक रोल क्यों नहीं है? कार्यक्रम।"

इन चुनौतियों पर काबू पाने के लिए, हू और उनके सहयोगियों ने एक नया कार्यक्रम तैयार करने का फैसला किया जो मानव अनुभूति प्रक्रिया को और अधिक बारीकी से दोहराता है - जो "सोचता है" एक वैज्ञानिक की तरह अधिक होगा - और जीवविज्ञानी के लिए अधिक उपयोगकर्ता के अनुकूल है जिनके पास विशेषज्ञता नहीं हो सकती है कोडिंग। LabGym का उपयोग करके, शोधकर्ता उस व्यवहार के उदाहरण इनपुट कर सकते हैं जिसका वे विश्लेषण करना चाहते हैं और सॉफ़्टवेयर को सिखा सकते हैं कि उसे क्या गिनना चाहिए। कार्यक्रम तब व्यवहार को पहचानने और उसकी मात्रा निर्धारित करने की क्षमता में सुधार करने के लिए गहन शिक्षण का उपयोग करता है।

LabGym में एक नया विकास जो इस अधिक लचीले अनुभूति को लागू करने में मदद करता है, वह है प्रोग्राम की विश्वसनीयता में सुधार के लिए वीडियो डेटा और तथाकथित "पैटर्न छवि" दोनों का उपयोग। वैज्ञानिक अपने व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए जानवरों के वीडियो का उपयोग करते हैं, लेकिन वीडियो में समय श्रृंखला डेटा शामिल होता है जो एआई कार्यक्रमों के विश्लेषण के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है।

कार्यक्रम को अधिक आसानी से व्यवहारों की पहचान करने में मदद करने के लिए, हू ने एक स्थिर छवि बनाई जो अलग-अलग समय बिंदुओं पर जानवर की स्थिति की रूपरेखाओं को मिलाकर जानवर के आंदोलन के पैटर्न को दिखाती है। टीम ने पाया कि पैटर्न छवियों के साथ वीडियो डेटा के संयोजन से व्यवहार प्रकारों को पहचानने में कार्यक्रम की सटीकता में वृद्धि हुई।

LabGym को अप्रासंगिक पृष्ठभूमि की जानकारी को नज़रअंदाज़ करने और पशु के समग्र आंदोलन और स्थान और समय में स्थिति में बदलाव दोनों पर विचार करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जितना कि एक मानव शोधकर्ता करेगा। कार्यक्रम एक साथ कई जानवरों को भी ट्रैक कर सकता है।

ये ने कहा, LabGym की एक अन्य प्रमुख विशेषता इसकी प्रजातियों का लचीलापन है। जबकि इसे ड्रोसोफिला का उपयोग करके डिजाइन किया गया था, यह किसी एक प्रजाति तक सीमित नहीं है।

"यह वास्तव में दुर्लभ है," उन्होंने कहा। "यह जीवविज्ञानियों के लिए लिखा गया है, इसलिए वे इसे किसी प्रोग्रामिंग कौशल या उच्च-शक्ति वाले कंप्यूटिंग की आवश्यकता के बिना प्रजातियों और व्यवहार के लिए अनुकूलित कर सकते हैं।"

कार्यक्रम के शुरुआती विकास के बारे में एक प्रस्तुति सुनने के बाद, यू-एम फार्माकोलॉजिस्ट कैरी फेरारियो ने ये और उनकी टीम को परीक्षण करने में मदद करने और रोडेंट मॉडल प्रणाली में कार्यक्रम को परिष्कृत करने की पेशकश की, जिसके साथ वह काम करती है।

फेरारियो, फार्माकोलॉजी के एक सहयोगी प्रोफेसर और मनोविज्ञान के सहायक सहयोगी प्रोफेसर, तंत्रिका तंत्र का अध्ययन करते हैं जो मॉडल प्रणाली के रूप में चूहों का उपयोग करके व्यसन और मोटापे में योगदान देते हैं। जानवरों में नशीली दवाओं से प्रेरित व्यवहारों के आवश्यक अवलोकन को पूरा करने के लिए, उसे और उसके प्रयोगशाला के सदस्यों को बड़े पैमाने पर हाथ से स्कोरिंग पर निर्भर रहना पड़ता है, जो व्यक्तिपरक और बेहद समय लेने वाला है।

फेरारियो ने कहा, "मैं ग्रेजुएट स्कूल के समय से इस समस्या को हल करने की कोशिश कर रहा हूं, और कृत्रिम बुद्धिमत्ता, गहन शिक्षा और संगणना के संदर्भ में तकनीक वहां नहीं थी।" "यह कार्यक्रम सोल