A gráfelmélet a matematika egyik fontos ága. Alapfogalma a gráf: ez egy csúcsokból és a köztük futó élekből álló rendszer. Alkalmazása elterjedt az elektronikában és a számítástechnikában, újabban több más területen is felmerült az alkalmazása.
Ígérjük, nem “káromkodunk” többet, erre is azért volt szükség, mert az ELTE kutatói agyi gráfok vizsgálatával bizonyították:
A kisagyú férfiakról, nagyagyú nőkről, és a nemi alapokra visszavezethető különbségekről Grolmusz Vince matematikust, az ELTE PIT Bioinformatikai Csoportjának professzorát kérdeztük.
Megoldhatatlan feladat
Agyunk számtalan sejtből áll, ezek közül a legfontosabbak a neuronok, azaz az idegsejtek. Az ingerület felvételére és vezetésére szolgálnak, bonyolult összeköttetésben állnak egymással. Kapcsolataik felderítése az évszázad tudományos eredménye lehetne, óriási előrelépést jelentene az agy megismerésében, és nyilvánvalóan számos betegség, állapot, rendellenesség gyógyításában. Csakhogy jelenleg reménytelen.
Mindeddig egyetlen élőlény, a C. elegans nevű fonalféreg összesen 302 agyi neuronjának kapcsolatrendszerét sikerült feltérképezni. A tudósok hatalmas energiát fektettek és fektetnek hasonló vizsgálatokba a muslinca esetében, ám az ő 100 ezer sejtjével még most is keményen dolgoznak. És akkor ehhez képest az emberi agyban 80 milliárd neuron található
– indokolja a reménytelen jelzőt Grolmusz Vince.
A szakember megengedi a laikus végtelenül leegyszerűsített és elnagyolt példáját, ami talán segíti a megértést. És mondjuk meg, hogyan és mi jut el egy tetszőlegesen kiválasztott A-pontból egy ugyancsak hasraütéssel jelölt B-pontba.
Gráf és az agy
Ezért a kutatás ember esetén nem is a sejtek szintjére, hanem egyes agyterületek összeköttetéseire koncentrál: körülbelül ezer, egyenként 1-1,5 négyzetcentiméteres agyi rész vizsgálata lehetséges makroszkopikus szinten, MRI-technika révén.
Az idegsejteket az ingerületet vezető úgynevezett axonok kötik össze, amelyekből makroszinten axonkötegeket találunk. A leghosszabb köteg a gerincvelő aljából a lábujjakba vezető köteg körülbelül egy méter hosszú, de az agyban is találhatók 10-20 centiméteres axonok.
Ezeket az emberi agyban már mai módszereinkkel is képesek vagyunk vizsgálni, és itt értünk össze a gráfelmélettel: agyunk külső, szürkeállományának a területei a gráfcsúcsok, a köztük futó axonkötegek pedig a gráfélek.
Az MRI-vizsgát eredményei alapján pedig nagyon komoly számítástechnikai elemzésekkel kirajzolhatók az agygráfok. A módszer nem ad választ a kapcsolat minőségére, de felrajzolja, megjeleníti az összeköttetéseket – magyarázza a matematikus professzor.
A női agyban erősebb és több az összeköttetés
Az agyi gráfok vizsgálata kimutatta, hogy a nők agya több gráfelméleti tulajdonságában “jobb”, mint a férfiaké: ha valamely agyféltekéjüket bárhogy megfelezzük, a két darab közt erősebb a kapcsolat, több él köti őket össze.
A jobb szót azért tettük idézőjelben, mert ezen eredmények alapján nem minősíthetünk, hiszen nem derül ki, mit jelent a gyakorlatban az idegsejtek közti intenzívebb kapcsolat. Annyit tudunk, hogy a számítógépes, elektromos hálózatok annál jobbak, annál stabilabbak, minél magasabb az egyes részek közt futó kapcsolatok száma. Minél több a drót
– egyszerűsíti le Grolmusz Vince.
Köztudott, hogy a férfiak általában magasabbak, nehezebbek, “termetesebbek” a nőknél, ami természetesen az agy méretére is kihat: tényleg a durva átlagokat nézve egy férfi agya hét százalékkal nagyobb egy nőénél.
Ennek kapcsán viszont felmerült, hogy férfiak esetében azért találtak kevesebb agyi kapcsolatot, mert a hosszabb agyi pályák nyomon követése nehezebb, mint a rövidebbeké. Így lehet, hogy a különbség nem a nemekből, hanem a méretből adódik?
Magyar kutatók cáfolták
A professzor illetve két doktorandusz (Szalkai Balázs, Varga Bálint) alkotta kutatócsoport ezt a fenti elméletet is megcáfolta, és bebizonyította: az agyi különbségek valóban nemi különbségekre vezethetők vissza.
Ehhez 36 kisagyú férfi és 36 nagyagyú nő agygráfjait hasonlították össze: ezen alanyok esetében minden férfi agy kisebb volt, mint a csoportban levő összes nő agya. Az eredmény pedig, hogy
Már említettük, az agyi gráfok mutatta különbség nem több, mint egy tény megfogalmazása és bizonyítása, Grolmusz Vince nem is akar belőle következtetéseket levonni. Mindössze annyit sikerült tőle megtudnunk, hogy egy előadáson egy fizikus jelezte ez, vagy ez is lehet a magyarázata – háromszoros feltételes módban – egy közismert megfigyelésnek: a nők tényleg könnyebben tudnak egyszerre több dologra koncentrálni.
Nyilván még több különbség is létezik, amit a két nem agyának eltérő felépítése, működése magyaráz. De egyelőre csak remélhetjük, hogy a jövőben tudományágak összefogásának köszönhetően végre teljesül a férfiak örök időktől fogva legfőbb vágya: megérteni a nőket! És persze fordítva.
(Kielmelt képünk illusztráció. Forrás: Thinkstock.com)
