Matematikus szemmel vizsgálják az agyat

Diffúziós MRI-ről van szó, tehát az agyban mozgó vízmolekulákat követik nyomon, ami közvetett módon láthatóvá teszi az idegsejtek axonjait, hosszú nyúlványait.

Az Eötvös Lorand Tudományegyetem tudósai egy növekvő fa struktúrájához hasonlították az emberi agy kapcsolatainak fejlődését – számolt be róla az M1 Minden Tudás című műsora, amelyet a hirado.hu összegzett.

A most felfedezett jelenségről a rangos PLoS ONE folyóiratban jelent meg publikáció. „Arra gondoltunk, hogy ha matematikus módon nézünk az agyra és összeköttetéseit gráfokkal írjuk le, sok érdekességet találunk" – mondta el a magazinműsorban Grolmusz Vince, az ELTE Matematikai Intézet tanára. Az ötlet nem teljesen új, már vizsgálják az agykutatók, de nem matematikus szemmel – tette hozzá.

Gráfnak nevezzük azon pontoknak és éleknek a halmazát, ahol az élek pontokat kötnek össze. Az úgynevezett agygráfokat a kutatók kiváló minőségű MRI-felvételekből készítették el. Diffúziós MRI-ről van szó, tehát az agyban mozgó vízmolekulákat követik nyomon, ami közvetett módon láthatóvá teszi az idegsejtek axonjait, hosszú nyúlványait.

Az ELTE Matematikai Intézetének Bioinformatikai Csoportja szerint a most felfedezett jelenség az agyi kapcsolatok irányának meghatározására is alkalmazható lesz. Az agysejtekből álló szürkeállomány az agy külső részén helyezkedik el. Alatta van a fehérállomány, ebben futnak az axonok, melyek az összeköttetést képzik a szürkeállománybeli sejtek között. A nagy mennyiségű és kiváló minőségű MRI-felvételből az ELTE kutatói 96 teljes agyi felvétel gráfját készítették el. A gráf csúcspontjainak az agyi szürkeállomány 1015 anatómiai tartományra való felosztása felel meg, azaz mind a 96 gráfnak 1015 csúcsa van.

A gráf egy egyén agyának kapcsolatait modellezi, melynek a Budapest Reference Connectome Server nevet adták. A gráf csúcsai, nagyjából másfél centis agyterületeknek felelnek meg. Két csúcsot akkor kötnek össze, ha az MRI kapcsolatot mért közöttük. Az agyi struktúrákra Kerepesi Csaba doktorandusz hallgató írt számítógépes programot.„Ha beállítjuk, hogy azok az élek látszódjanak, amik minden egyénben benne vannak, akkor azt látjuk, hogy ezek az élek egymáshoz közel, középen találhatóak" – fejtette ki. Amikor a képet olyan élekkel bővítjük, amik nincsenek benne az összes agygráfban, akkor az látható, hogy ezek nem véletlenszerű helyen jelennek meg, hanem az alapstruktúrára épülnek rá – tette hozzá.

A kutatók szerint azon kapcsolatok, amelyek minden egyénben benne vannak, és nagyon egyformának tűnnek, az egyedfejlődés során korán kialakulnak, még a magzati korban. Ahogy fejlődik az agy, úgy lesznek egyre változatosabbak a kapcsolatok. Ha kiderül, hogyan keletkeztek ezek az élek, a kutatók azt is tudni fogják, hogyan lehet irányítani őket. Ez akár egy agyi sérülés, stroke vagy agytumor esetén a terápiában is támpontot adhat az orvosoknak: hol és mit kell befolyásolni az agyban a gyógyuláshoz.