Miután a homoszexualitás a büntetőjog fennhatósága alól átkerült az orvostudomány égisze alá, hamar elterjedtek olyan nézetek, hogy a férfi homoszexuálisoknak női agyuk van, a leszbikusoknak viszont férfi agyuk. E feltételezéseket a tudomány jó ideig elutasította, „mi az, hogy férfi agy meg női agy?!" felkiáltással. Aztán elkezdett kiderülni, hogy a férfiak és a nők agystruktúrájában tényleges eltérések vannak. A nagyagy két féltekére oszlik, amelyek különböző funkciókért felelnek. A bal félteke egyebek között nagy szerepet játszik a verbális, a jobb pedig a vizuális, térbeli képességek terén. Az pedig egyfelől köztudott, másfelől statisztikailag igazolt dolog, hogy a nők verbalitása jobb, mint a férfiaké, a férfiak viszont képi és térérzékelési feladatokban hagyják le a nőket. A két féltekét az ún. corpus callosum (kérges test) köti össze, idegrostok tömegével. Minél nagyobb a kérges test, annál jobb az összeköttetés a két félteke között, azaz működésük összehangolása annál finomabb módon lehetséges. Az 1990-es évek elején mutatta ki Le Vay, hogy homoszexuális férfiak agyában ezen idegrostok száma 34 %-kal nagyobb, mint a heteroszexuális férfiaknál. Az erre irányuló vizsgálatok pedig igazolták, hogy a homoszexuális férfi kísérleti személyek mind verbális, mind téri feladatokban a heteroszexuális férfiak, illetve a nők között helyezkedtek el.

A másik eltérés, amit Le Vay talált, hogy a többek között a szexuális viselkedést is szabályozó hipotalamuszból a homoszexuális férfiaknál az egyik (az INAH-3 névre hallgató) mag hiányzik.

E vizsgálatok eredményeit a tudományos közvélemény meglehetős kétkedéssel fogadta, de megcáfolni eleddig nem sikerült őket.