随着哺乳动物的衰老，它们的嗅觉会下降。在《细胞报告》(Cell Reports)杂志上发表的一项研究中，Helmholtz ZentrumMünchen和美因茨大学医学中心的跨学科研究团队调查了为什么会这样。在他们的研究中，研究人员使用所谓的五彩纸屑记者追踪了小鼠大脑中干细胞的发育。然后，他们分析了使用智能算法获得的复杂数据。
在哺乳动物中，新神经元的产生(神经发生)主要限于儿童早期，并且仅在成年时期才出现在前脑的少数区域。嗅觉神经元就是一个例外，它是从干细胞经过几个中间阶段形成的。这些神经元的产生随着年龄的增长而减少。在我们最近的研究中，我们希望找出细胞基础以及干细胞在此过程中所起的作用。” Carsten Marr博士解释道。他是Helmholtz ZentrumMünchen的计算生物学研究所(ICB)的研究组负责人。
为了阐明这一问题，成立了由Helmholtz ZentrumMünchen组成的跨学科专家小组，其中包括数学家Lisa Bast和Carsten Marr以及干细胞研究人员Filippo Calzolari博士(现为美因兹大学生理化学研究所)和Jovica Ninkovic教授。Filippo Calzolari说：“我们的方法利用了所谓的五彩纸屑记者来进行谱系追踪：在老鼠的大脑中，我们诱导了单个干细胞及其所有后代(称为克隆)以一种特定的颜色发光。”这样，科学家们就可以随着时间的推移，通过赋予该技术名称的不同颜色来区分克隆。“下一步，
但是，对这些图像进行系统的分析对于人类来说几乎是不可能的，因为可用的数据极为不同，因此很难比较年轻人和老年人的大脑。Carsten Marr和他的团队的专业知识在这里发挥了作用。他们是量化单细胞动力学的专家，即研究大群体中哪些细胞以及多少细胞做出哪种细胞命运决定。为此，研究人员使用人工智能方法，开发数学模型并推导算法来帮助分析图像数据。
“我们将五彩纸屑的测量结果与几种神经发生的数学模型进行了比较，” Lisa Bast解释说。“我们发现自我更新能力随着年龄的增长而下降，特别是在某些称为转运放大祖细胞的中间阶段。”此外，分析表明，老年小鼠的不对称细胞分裂和干细胞静止性增加。“这意味着，在年老时，分化为嗅觉细胞的细胞会减少，因为它们倾向于保留在干细胞库中并且变得不太活跃。因此，生产停止了。”乔维卡·宁科维奇(Jovica Ninkovic)说。这项工作是科学家们首次能够使用数学模型定量描述活的哺乳动物大脑中神经干细胞的行为。
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