ईटीएच ज्यूरिख के शोधकर्ता प्रयोगशाला चूहों के व्यवहार का अधिक कुशलता से विश्लेषण करने और प्रयोगों में जानवरों की संख्या को कम करने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग कर रहे हैं।
एक विशिष्ट कार्य है जिसमें जानवरों पर प्रयोग करने वाले शोधकर्ताओं को विशेष रूप से कुशल होने की आवश्यकता है। यह उन शोधकर्ताओं पर भी लागू होता है जो उन स्थितियों में सुधार करना चाहते हैं जिनमें प्रयोगशाला जानवरों को रखा जाता है। उन्हें व्यवहार संबंधी टिप्पणियों के आधार पर अपने जानवरों की भलाई का आकलन करने में सक्षम होने की आवश्यकता है, क्योंकि मनुष्यों के विपरीत, वे उनसे बस यह नहीं पूछ सकते कि वे कैसा महसूस कर रहे हैं। ईटीएच ज्यूरिख में इंस्टीट्यूट फॉर न्यूरोसाइंस के प्रोफेसर जोहान्स बोहासेक के नेतृत्व वाले समूह के शोधकर्ताओं ने अब एक ऐसी विधि विकसित की है जो चूहों के व्यवहार के उनके विश्लेषण को काफी आगे बढ़ाती है।
यह प्रक्रिया मशीन विज़न और कृत्रिम बुद्धिमत्ता के माध्यम से स्वचालित व्यवहार विश्लेषण का उपयोग करती है। चूहों को फिल्माया जाता है और वीडियो रिकॉर्डिंग का स्वचालित रूप से विश्लेषण किया जाता है। जानवरों के व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए कई दिनों का श्रमसाध्य मैनुअल काम करना पड़ता था – और आज भी अधिकांश अनुसंधान प्रयोगशालाओं में ऐसा होता है – दुनिया की अग्रणी प्रयोगशालाओं ने हाल के वर्षों में कुशल स्वचालित व्यवहार विश्लेषण विधियों पर स्विच कर दिया है।
सांख्यिकीय दुविधा हल हो गई
इसके कारण उत्पन्न होने वाली एक समस्या उत्पन्न डेटा का पहाड़ है। जितना अधिक डेटा और माप उपलब्ध होंगे, और व्यवहार संबंधी मतभेदों को जितना अधिक सूक्ष्म रूप से पहचाना जाएगा, कलाकृतियों द्वारा गुमराह होने का जोखिम उतना ही अधिक होगा। उदाहरण के लिए, इनमें किसी व्यवहार को प्रासंगिक के रूप में वर्गीकृत करने वाली एक स्वचालित प्रक्रिया शामिल हो सकती है जबकि वह प्रासंगिक नहीं है। सांख्यिकी इस दुविधा का निम्नलिखित सरल समाधान प्रस्तुत करती है – कलाकृतियों को रद्द करने और फिर भी सार्थक परिणाम प्राप्त करने के लिए अधिक जानवरों का परीक्षण करने की आवश्यकता है।
“इस तरह, हम अधिक नैतिक और अधिक कुशल बायोमेडिकल अनुसंधान में योगदान दे रहे हैं।”
शोधकर्ताओं की नई पद्धति अब सार्थक परिणाम प्राप्त करना और छोटे समूह के साथ भी जानवरों के बीच सूक्ष्म व्यवहारिक अंतर को पहचानना संभव बनाती है, जो प्रयोगों में जानवरों की संख्या को कम करने और एकल पशु प्रयोग की सार्थकता को बढ़ाने में मदद करती है। इसलिए यह ETH ज्यूरिख और अन्य अनुसंधान संस्थानों द्वारा किए गए 3R प्रयासों का समर्थन करता है। 3R का अर्थ है प्रतिस्थापित करना, कम करना और परिष्कृत करना, जिसका अर्थ है पशु प्रयोगों को वैकल्पिक तरीकों से बदलने या प्रौद्योगिकी या प्रयोगात्मक डिजाइन में सुधार के माध्यम से उन्हें कम करने का प्रयास करना।
फोकस में व्यवहारिक स्थिरता
शोधकर्ताओं की पद्धति न केवल जानवरों के व्यवहार के कई पृथक, अत्यधिक विशिष्ट पैटर्न का उपयोग करती है; यह एक व्यवहार से दूसरे व्यवहार में परिवर्तन पर भी बारीकी से ध्यान केंद्रित करता है।
चूहों में व्यवहार के कुछ विशिष्ट पैटर्न में जिज्ञासा होने पर अपने पिछले पैरों पर खड़ा होना, सतर्क होने पर पिंजरे की दीवारों के करीब रहना और साहसी महसूस होने पर उन वस्तुओं की खोज करना शामिल है जो उनके लिए नई हैं। यहां तक कि स्थिर खड़ा चूहा भी जानकारीपूर्ण हो सकता है – जानवर या तो विशेष रूप से सतर्क है या अनिश्चित है।
इन पैटर्नों के बीच परिवर्तन सार्थक हैं – एक जानवर जो कुछ पैटर्न के बीच जल्दी और बार-बार बदलता है, वह घबराया हुआ, तनावग्रस्त या तनावग्रस्त हो सकता है। इसके विपरीत, एक शांत या आश्वस्त जानवर अक्सर व्यवहार के स्थिर पैटर्न प्रदर्शित करता है और उनके बीच कम अचानक बदलाव करता है। ये परिवर्तन जटिल हैं. उन्हें सरल बनाने के लिए, विधि गणितीय रूप से उन्हें एक एकल, सार्थक मूल्य में जोड़ती है, जो सांख्यिकीय विश्लेषण को और अधिक मजबूत बनाती है।
बेहतर तुलनीयता
ईटीएच प्रोफेसर बोहासेक एक न्यूरोसाइंटिस्ट और तनाव शोधकर्ता हैं। अन्य विषयों के अलावा, वह इस बात की जांच कर रहे हैं कि मस्तिष्क में कौन सी प्रक्रियाएं यह निर्धारित करती हैं कि कोई जानवर तनावपूर्ण स्थितियों से निपटने में बेहतर है या बदतर। “अगर हम यह पहचानने के लिए व्यवहार विश्लेषण का उपयोग कर सकते हैं – या, इससे भी बेहतर, भविष्यवाणी कर सकते हैं – कि कोई व्यक्ति तनाव को कितनी अच्छी तरह से संभाल सकता है, तो हम मस्तिष्क में विशिष्ट तंत्र की जांच कर सकते हैं जो इसमें भूमिका निभाते हैं,” वे कहते हैं। कुछ मानव जोखिम समूहों के लिए संभावित चिकित्सा विकल्प इन विश्लेषणों से प्राप्त किए जा सकते हैं।
नई पद्धति से, ईटीएच टीम पहले ही यह पता लगाने में सक्षम हो गई है कि पशु प्रयोगों में चूहे तनाव और कुछ दवाओं पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। सांख्यिकीय जादूगरी की बदौलत, अलग-अलग जानवरों के बीच सूक्ष्म अंतर को भी पहचाना जा सकता है। उदाहरण के लिए, शोधकर्ता यह दिखाने में कामयाब रहे हैं कि तीव्र तनाव और दीर्घकालिक तनाव चूहों के व्यवहार को अलग-अलग तरीकों से बदलते हैं। ये परिवर्तन मस्तिष्क में विभिन्न तंत्रों से भी जुड़े होते हैं।
नया दृष्टिकोण परीक्षणों के मानकीकरण को भी बढ़ाता है, जिससे विभिन्न प्रयोगों के परिणामों की बेहतर तुलना करना संभव हो जाता है, यहां तक कि विभिन्न अनुसंधान समूहों द्वारा किए गए परीक्षणों की भी।
अनुसंधान में पशु कल्याण को बढ़ावा देना
बोहासेक कहते हैं, “जब हम व्यवहार विश्लेषण के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता और मशीन लर्निंग का उपयोग करते हैं, तो हम अधिक नैतिक और अधिक कुशल बायोमेडिकल अनुसंधान में योगदान दे रहे हैं।” वह और उनकी टीम कई वर्षों से 3आर अनुसंधान के विषय पर काम कर रहे हैं। उन्होंने इस उद्देश्य के लिए ईटीएच में 3आर हब की स्थापना की है। हब का लक्ष्य जैव चिकित्सा अनुसंधान में पशु कल्याण पर सकारात्मक प्रभाव डालना है।
हब के प्रमुख और इस अध्ययन के सह-लेखक ओलिवर स्टुरमैन कहते हैं, “नई विधि ईटीएच 3आर हब की पहली बड़ी सफलता है। और हमें इस पर गर्व है।” 3आर हब अब ईटीएच और उससे आगे के अन्य शोधकर्ताओं के लिए नई पद्धति उपलब्ध कराने में मदद करता है। बोहासेक बताते हैं, “हमारे जैसे विश्लेषण जटिल हैं और व्यापक विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है।” “नए 3आर दृष्टिकोण का परिचय अक्सर कई अनुसंधान प्रयोगशालाओं के लिए एक बड़ी बाधा है।” 3आर हब के पीछे बिल्कुल यही विचार है – पशु कल्याण में सुधार के लिए व्यावहारिक समर्थन के माध्यम से इन दृष्टिकोणों के प्रसार को सक्षम करना।
संदर्भ
वॉन ज़िग्लर एलएम, रोस्लर एफके, स्टुरमैन ओ, वाग आर, प्रिविटेरा एम, डस एसएन, ओ'कॉनर ईसी, बोहासेक जे: व्यवहार प्रवाह का विश्लेषण अव्यक्त फेनोटाइप का समाधान करता है। नेचर मेथड्स, 12. नवंबर 2024, doi:10.1038/s41592'024-02500-6
