NAGYÍTÁS
A most felfedezett jelenség az agyi kapcsolatok irányának meghatározására is alkalmazhatónak tűnik. A publikáció a rangos PLOS ONE tudományos folyóiratban jelent meg.
Az ELTE Matematikai Intézet PIT Bioinformatikai Csoportja évek óta foglalkozik az Amerikai Egyesült Államok egy agytudományi kutatási programja, a Human Connectome Project adatainak gráfelméleti, matematikai feldolgozásával. 2015-ben elkészítették az emberi agy összeköttetéseinek konszenzus-modelljét: a személyes változékonyságot kiszűrve, a modell csak a sok alanynál megtalálható kapcsolatokat tartalmazza, azaz az agygráf egy egyén agya helyett a közös, emberi agygráf kapcsolatait írja le, a webszervert korábban a Neuroscience Letters folyóirat méltatta. A most hírül adott felfedezés a 2015-ös eredményre épül.
A biológiában rendkívül ritkán fordul elő az, hogy ugyanazon a csúcshalmazon sok különböző gráfot vizsgálnak. Az agygráfoknál azonban ez a tipikus helyzet: a csúcsok az agy szürkeállományának anatómiailag azonosított 1-1,5 négyzetcentiméteres területeinek felelnek meg. A két csúcs éllel van összekötve, amennyiben egy diffúziós MRI-alapú eljárással közvetlen, idegrostokból álló összeköttetést fedeznek fel a csúcsoknak megfelelő, szürkeállománybeli területek között. A webszerver segítségével lehet megjelentetni és ábrázolni a kisebb, illetve a nagyobb gyakorisággal megjelenő agyi kapcsolatokat, azaz az agygráf ritkábban és gyakrabban előforduló éleit.
Az ELTE-s kutatócsoport doktori hallgatója, Kerepesi Csaba a webszerver publikálása után, rendkívül meglepő észrevételt tett. Azok az élek, amelyek a vizsgált alanyok 100 százalékában megtalálhatóak, nyilvánvalóan kevesebben vannak, mint azok az élek, amelyek csak az alanyok 75 százalékában vannak jelen, és ezek kevesebbek, mint azok, amelyek legalább 50 százalékban vagy mondjuk legalább 25 százalékban vannak jelen. Tehát ha tekintjük azokat az agyi kapcsolatokat, amelyek az alanyok legalább x százalékában vannak jelen, és az x-et csökkentjük 100-tól 1-ig, akkor egyre több kapcsolatot kapunk, egyre több él lesz a gráfunkban. A megdöbbentő észrevétel az, hogy az élek nem véletlenül, szétszórva jelennek meg az x paraméter csökkentésével, hanem egy növekedő fához hasonlóan, többnyire a már meglevő élekhez csatlakozva. (Az ELTE webszerverén láthatják a jelenséget, ha a „Show options” választás után a „Minimum edge confidence” csúszkát jobbról balra tolja el, és közben figyeli a megjelenő éleket.)
Az ELTE PIT Bioinformatikai Csoportjának kutatói, Kerepesi Csaba, Szalkai Balázs és Varga Bálint doktoranduszok és Grolmusz Vince egyetemi tanár azt feltételezik, hogy a növekvő fához hasonló struktúra az emberi agy kapcsolatainak fejlődését írja le. Az elsőként megjelenő kapcsolatok szinte minden alanyban ugyanolyanok, és a kapcsolatok kialakulása során az apró, egyedi különbségek fokozatosan összeadódnak, és így a később kialakuló kapcsolatok esetében az egyének közötti változékonyság már jóval nagyobb, mint az előbb kialakulók között volt.
Ha a fenti feltételezés helytálló, akkor – az agyi kapcsolatok fejlődésének leírásán kívül – az agyi kapcsolatok irányának meghatározására is alkalmazhatónak látszik a most felfedezett jelenség; erre idáig az MRI-alapú módszerek nem adtak módot.