Ở động vật có vú, việc tạo ra các tế bào thần kinh mới (neurogenesis) chủ yếu giới hạn ở thời thơ ấu và chỉ xảy ra ở tuổi trưởng thành ở một số khu vực ở não trước. Trường hợp ngoại lệ là các tế bào thần kinh khứu giác, phát triển từ các tế bào gốc thông qua một số giai đoạn trung gian. "Việc sản xuất các tế bào thần kinh này giảm dần theo tuổi. Trong nghiên cứu gần đây của chúng tôi, chúng tôi muốn tìm hiểu cơ sở tế bào và vai trò của tế bào gốc trong quá trình này", Tiến sĩ Carsten Marr giải thích về phương pháp này. Ông là trưởng nhóm nghiên cứu tại Viện Sinh học tính toán (ICB) của Helmholtz Zentrum München.

Để làm sáng tỏ câu hỏi này, một nhóm các chuyên gia liên ngành từ Helmholtz Zentrum München đã được thành lập bao gồm các nhà toán học Lisa Bast và Carsten Marr cũng như các nhà nghiên cứu tế bào gốc Tiến sĩ Filippo Calzolari (hiện là Viện Hóa học Sinh lý tại Đại học Mainz) và Giáo sư Jovica Ninkovic. Filippo Calzolari nói: "Cách tiếp cận của chúng tôi sử dụng nhiều những báo cáo confetti để truy tìm nòi giống: Trong não chuột, chúng tôi đã tạo ra các tế bào gốc riêng lẻ và tất cả con cháu của chúng, được gọi là bản sao để làm sáng lên một màu cụ thể. Bằng cách này, có thể phân biệt các bản sao theo thời gian bằng các màu khác nhau tạo ra tên của phương pháp. Trong bước tiếp theo, chúng tôi đã so sánh các dòng vô tính được tìm thấy ở chuột non và già để tìm ra những đóng góp của các tế bào gốc và các chất trung gian tạo nên sự phát triển thần kinh của các tế bào khứu giác trưởng thành".

Tuy nhiên, phân tích có hệ thống những hình ảnh này đã chứng minh gần như không thể đối với con người, trong đó dữ liệu có sẵn là không đồng nhất, khiến việc so sánh bộ não ở người trẻ và già trở nên khó khăn. Sau đó, các chuyên gia đã định lượng động lực học đơn bào, tức là nghiên cứu về nó và bao nhiêu tế bào của một dân số lớn đưa ra quyết định về sự tồn tại của tế bào. Để làm như vậy, các nhà nghiên cứu sử dụng các phương pháp trí tuệ nhân tạo, phát triển các mô hình toán học và suy ra các thuật toán để giúp phân tích dữ liệu hình ảnh.

Lisa Bast giải thích: Chúng tôi đã so sánh các phép đo confetti với một số mô hình toán học về sự hình thành thần kinh và thấy rằng khả năng tự đổi mới suy giảm ở tuổi già, đặc biệt là trong các giai đoạn trung gian nhất định được gọi là tiền thân khuếch đại quá cảnh. Ngoài ra, phân tích cho thấy sự phân chia tế bào không đối xứng và sự im lặng của tế bào gốc tăng lên ở những con chuột già.

Jovica Ninkovic nói: Điều đó có nghĩa là ít tế bào biệt hóa thành tế bào khứu giác khi về già có xu hướng ở lại trong tế bào gốc và trở nên kém hoạt động hơn. Do đó, việc sản xuất bị đình trệ. Đây là nghiên cứu đầu tiên mà các nhà khoa học có thể mô tả định lượng hành vi của các tế bào gốc thần kinh trong não động vật có vú sống bằng mô hình toán học.

Đ.T.V (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181219115505.htm, 12/2018