Egozentrizität stellt ein weitverbreitetes Phänomen unter Menschen dar, besonders unter Kindern und Menschen mit psychischen Störungen. Bisher wurde Egozentrizität in der kognitiven Domäne untersucht, wie zum Beispiel während Theory of Mind (ToM) Fragestellungen und nur wenige Untersuchungen haben sich bisher mit emotionaler Egozentrizität während der Empathie befasst. Um emotionalen Mechanismen der Egozentrizität besser zu verstehen präsentiert die vorliegende Dissertation drei Studien zur Untersuchung von emotionaler Egozentrizität bei Kindern und in der Psychopathologie des Autismus und der Depression. Studie 1 zielte darauf ab die grundlegenden Mechanismen der erhöhten emotionalen Egozentrizität bei Kindern zu untersuchen und zeigte, dass diese durch die schlechte Konfliktverarbeitung von Kindern vermittelt wurde. In Studie 2 zeigten autistische Patienten eine normale emotionale Egozentrizität, aber bekannte Defizite in ToM. Diese Verhaltensdaten wurden durch eine funktionale resting-state Konnektivitätsanalyse in einer separaten Stichprobe ergänzt. Autistische Patienten zeigten eine intakte Konnektivität vom rechten supramarginalen Gyrus aus, einer Gehirnregion, welche in Verbindung gebracht wurde mit der Überwindung von emotionaler Egozentrizität. Studie 3 schließlich untersuchte emotionale Egozentrizität in der Depression und deren Zusammenhang mit Alexithymie und zeigte eine vergrößerte emotionale Egozentrizität in Patienten, unabhängig von Alexithymie. Allerdings verringerte Alexithymie die emotionale Egozentrizität bei Patienten und Kontrollen. Zusammenfassend erweitern die in der Dissertation präsentierten Studien den Erkenntnistand zu den Ursachen von emotionaler Egozentrizität in der Kindheit und liefern weitere Befunde für eine genauere Charakterisierung der sozio-kognitiven Defizite im Autismus und in der Depression. / Egocentricity has been described as a pervasive phenomenon among humans, with a particularly strong manifestation among children and individuals with psychopathologies. Traditionally egocentricity has been investigated nearly exclusively in the cognitive domain, such as for example during Theory of Mind (ToM) reasoning, but little work has so far focused on egocentricity in the affective domain during empathy. This dissertation presents three studies that investigated emotional egocentricity in child development and adult psychopathology, as in Autism Spectrum Disorder (ASD) and Major Depressive Disorder (MDD). Explicitly, study 1 aimed at elucidating the underlying mechanisms of increased emotional egocentricity in children, showing that increased emotional egocentricity in children was mediated by children’s poorer ability in conflict processing. Findings of study 2 showed that ASD patients exhibited normal emotional egocentricity, while showing known impairments in ToM. These behavioral findings were buttressed by an additional resting-state functional connectivity analysis in a separate sample of ASD patients and healthy controls. Results showed intact functional connectivity in ASD patients from right supramarginal gyrus, a brain region linked to overcoming emotional egocentricity. Findings of study 3 showed that MDD patients were prone to increased emotional egocentricity, independently of alexithymia. Alexithymia however decreased emotional egocentricity. In sum the studies in this dissertation represent a further step in advancing the knowledge about the underlying mechanisms of increased emotional egocentricity in child development and further help specifying the nature of socio-cognitive deficits portrayed in ASD and MDD.

Die Dissertation untersucht 1) welche Cues Kinder und Erwachsene in ihrer Cuebox haben, d.h. welche Cues für Inferenzen herangezogen wird, 2) wie Intuition über die Wichtigkeit von Cues die Informationssuche beeinflusst, und 3) wie das Framing eines Problems und das experimentelle Design die Intuition beeinflussen. Das erste Projekt untersucht den Effekt verschiedener Domänen und Objektrepräsentationen auf Erfragungsstrategien von Kindern und Erwachsenen in einer Kategorisierungsaufgabe. Ergebnisse zeigen, dass eine Basis-Level-Repräsentation (z.B. Hund) das Generieren von höher geordneten Merkmalen, welche die Objekte innerhalb einer übergeordneten Kategorie unterscheiden, für Kinder erleichtern und dadurch benutzt werden können, um effektive Fragen zu stellen. Dieser Effekt wurde nicht gefunden, wenn Kinder nicht selbst solche Merkmale generierten, sondern aus einem vordefinierten Set auswählen mussten. Das zweite Projekt untersuchte Kinder und junge Erwachsene bezüglich zweier Inferenzprobleme. In einer Bedingung mussten Cues selbst generiert werden, in einer anderen wurde ein Set von Cues vorgegeben. Ergebnisse zeigen, dass nur, wenn Cue selbst generiert wurden, junge Kinder gleich gut oder besser als ältere Kinder oder Erwachsene abschnitten, da sie Cues generierten, die ebenso informativ waren wie die der anderen beiden Altersgruppen. In dem dritten Projekt wurde getestet, wie die Art, Anzahl und Qualität der Cues die Fähigkeit von Kindern und jungen Erwachsenen beeinflusst, die informativsten Cues zu generieren bzw. auszuwählen. Ergebnisse zeigen, dass die Cuebox von Kindern mehr perzeptuelle Cues beinhaltet als jene junger Erwachsener. Dennoch war der Informationsgehalt der generierten Cues in beiden Gruppen gleich. Junge Erwachsene zeigten die Tendenz, nicht-perzeptuelle Cues systematisch als informativer zu erachten als perzeptuelle Cues. Kinder zeigten die gleiche Tendenz nur dann, wenn sie aus einem vordefinierten Set auswählen mussten. / My dissertation addresses the questions 1) what cues children and adults have in their cuebox (i.e., the set of cues available for making inferences or categorizing), 2) how people’s intuition about the importance of the cues drives their information search, and 3) how the framing of a problem and the experimental design influence these intuitions. A first project investigated developmental differences in how children and adults solve a sequential binary categorization task. Results show that, apart from age-related differences, children’s but not adults’ inquiry strategies improve if objects are represented at the basic level (e.g., dog) but not if represented at the subordinate level (e.g., Dalmatian) or when the basic level is specified by additional features (e.g., dog, kennel, to wag, collar). Explanations are that, unlike other representations, basic level objects trigger features that are useful for categorization, and therefore help children ask more effective questions. A second project tested children and young adults on two inference problems, by manipulating whether cues were generated or given. Results show that, only when generating their own cues, younger children matched or even outperformed the accuracy of older children and young adults, by generating cues that were as informative as the those generated by older children and young adults. A third project examined the type, amount and informativeness of the cues in people’s cuebox. Further, it investigated the influence of the type of cues on the ability of children and young adults to generate or select the most informative cue available. Results show that children’s cuebox contains more perceptual cues than young adults’. We found no difference between the two age groups in terms of informativeness of the cues generated. Young adults showed the tendency to systematically consider non-perceptual cues more informative than perceptual cues. Children showed such tendency only in a cue-selection task.

This study is situated in the field of cultural intelligence (CQ) research. It involves expatriate teachers employed at a college for Emirati women in the United Arab Emirates who are all EFL trained native English speakers with a minimum of 5 years overseas teaching experience. This interpretive study explores these teachers’ understandings of cultural intelligence through individual interviews and focus groups. In so doing it contributes to the discussion on expatriate teachers constructs of what it is to be culturally intelligent, and augments knowledge on the cultural intelligence construct itself through rich qualitative data. The research design and subsequent data analysis are informed by Sternberg and Detterman’s (1986) multi-loci of intelligence theory, and Earley and Ang’s (2003) multi-factor construct of cultural intelligence; metacognitive CQ, cognitive CQ, motivational CQ, and behavioural CQ . Results suggest that these four factors of CQ feature in the respondents constructs of cultural intelligence. Metacognitive CQ is evident in the importance placed on being alert to the cultural context and of consciously assessing and reassessing cultural knowledge before making decisions about how to proceed appropriately. Cognitive CQ is displayed in the significance cultural knowledge has for the participants; the data suggest that cognitive CQ is evident in the willingness and the effort made to learn specific cultural information pertaining to the context. For the respondents the desire to travel and engage with different cultures and a confidence in their own ability to manage successfully in novel cultural settings is clear evidence of motivational CQ. The results show that not only do the participants demonstrate behavioural CQ in their actions, they also employ strategies to facilitate accurate acquisition of cultural norms of behaviour through adopting a non-threatening observe and listen approach. In addition the study produced some interesting findings related to the context and attitudes to Arab culture such as the idea of the Arabic language as a cultural ‘gate-keeper’. Other findings that warrant further study include the strong association the respondents made between language learning and CQ, close personal relationships and CQ, age and ‘stage of life’ influences on CQ development, and the correlation these respondents felt exists between EFL teacher qualities and CQ capabilities.

Feedback, Trainingsplan und individuelle Unterschiede zwischen Lernern sind drei Faktoren die den motorischen Fertigkeitserwerb beeinflussen und wurden in der vorliegenden Dissertation untersucht. Ein besonderer Fokus lag auf den zugrundeliegenden Gehirnprozessen von Feedbackverarbeitung und Handlungsvorbereitung, die mittels ereigniskorrelierter Potenziale (EKPs) untersucht wurden. 120 Teilnehmer trainierten auf virtuelle Zielscheiben zu werfen und wurden in einer Folgesitzung auf Abruf und Transfer getestet. Der Trainingsplan verursachte entweder hohe contextual interference (CI) (randomisiert) oder niedrige CI (geblockt). In einer anschließenden Onlinestudie, bearbeiteten 80% der Teilnehmer eine Untermenge der Raven advanced progressive matrices, die schlussfolgerndes Denken (SD) erfassen. Unter hoher CI hängt besseres SD mit größerem Zuwachs im Training und höherer Performanz in Abruf und Transfer zusammen. Ähnliche Effekte von SD im späten Trainingsverlauf unter niedriger CI lassen darauf schließen, dass Variabilität eine notwendige Voraussetzung für positive Effekte von SD ist. Wir folgern, dass CI das Ausmaß an Praxisvariabilität über den Trainingsverlauf beeinflusst und darüber moduliert, ob Regeln abstrahiert werden (Studie 1). Diese Interpretation wird durch differenzielle Lerneffekte auf EKPs in der Vorbereitungsphase gestützt. Hohe CI führt zu einer stärkeren Abnahme von aufmerksamkeits- und kontrollbezogenen EKPs während der Vorbereitungsphase. Die CNV Amplitude, als Maß motorischer Vorbereitungsaktivität nimmt zu, wenn die Anforderungen in Training und Abruf gleich sind, wie bei niedriger CI. Das spricht für zwei parallele Mechanismen motorischen Lernens, die gemeinsam zur CNV Amplitude beitragen (Studie 2). Wir zeigten außerdem, dass sich graduelle Verarbeitung positiven Performanz-Feedbacks in der Variation der Amplitude der Reward Positivity widerspiegelt (Studie 3). / Feedback, training schedule and individual differences between learners influence the acquisition of motor skills and were investigated in the present thesis. A special focus was on brain processes underlying feedback processing and motor preparation, investigated using event related potentials (ERPs). 120 participants trained to throw at virtual targets and were tested for retention and transfer. Training schedule was manipulated with half of the participants practicing under high contextual interference (CI) (randomized training) and the other half under low CI (blocked training). In a follow-up online study, 80% of the participants completed a subset of the Raven advanced progressive matrices, testing reasoning ability. Under high CI, participants’ reasoning ability was related to higher performance increase during training and higher subsequent performance in retention and transfer. Similar effects in late stages of low CI training indicate, that variability is a necessary prerequisite for beneficial effects of reasoning ability. We conclude, that CI affects the amount of variability of practice across the course of training and the abstraction of rules (Study 1). Differential learning effects on ERPs in the preparatory phase foster this interpretation. High CI shows a larger decline in attention- and control-related ERPs than low CI. CNV amplitude, as a measure of motor preparatory activity, increases with learning only, when attention demands of training and retention are similar, as in low CI training. This points to two parallel mechanisms in motor learning, with a cognitive and a motor processor, mutually contributing to CNV amplitude (Study 2). In the framework of the “reinforcement learning theory of the error related negativity”, we showed, that positive performance feedback is processed gradually and that this processing is reflected in varying amplitudes of reward positivity (Study 3). Together these results provide new insights on motor learning.

Empathische Reaktionen auf emotionale Gesichtsausdrücke werden vom Alter beeinflusst. In Bezug auf die kognitive Komponente der Empathie wurde eine Einschränkung bei der Erkennung emotionaler Gesichtsausdrücke sowohl für ältere Beobachter als auch für ältere Gesichter berichtet. Manche Studien berichten auch einen Effekt der Alterskongruenz, d.h. eine bessere Erkennung von Emotionen bei der eigenen Altersgruppe. Das erste Ziel der vorliegenden Dissertation war es, Mechanismen, die diesen Effekten zugrunde liegen könnten, zu untersuchen. Das zweite Ziel war es, zu untersuchen, ob auch die affektive Komponente der Empathie vom Alter beeinflusst wird. Studie 1 gibt einen Überblick über frühere Forschungsarbeiten. Studie 2 beschäftigte sich mit der Rolle von altersbezogenen Antwortverzerrungen, d.h. Altersunterschieden bei der Attribuierung bestimmter Emotionen. Effekte des Alters der Beobachter und der Gesichter auf die Erkennung von Trauer waren auf Antwortverzerrungen zurückzuführen. Allerdings trat eine bessere Erkennung von Trauer bei der eigenen Altersgruppe auf, die unabhängig von Antwortverzerrungen war. Studie 3 untersuchte neuronale Prozesse, die diesem Effekt der Alterskongruenz zugrunde liegen könnten. Bei traurigen Gesichtern wurde ein Effekt der Alterskongruenz für späte Verarbeitungsstadien gefunden, der möglicherweise eine höhere Relevanz trauriger Gesichter der eigenen Altersgruppe widerspiegelt. Studie 4 untersuchte, ob auch affektive Reaktionen, gemessen mit Gesichtsmimikry, vom Alter beeinflusst werden. Ältere Beobachter zeigten eine Beeinträchtigung in der Emotionserkennung, nicht jedoch in den affektiven Reaktionen. Insgesamt weisen diese Ergebnisse auf altersbezogene Defizite bei kognitiven und neuronalen Reaktionen hin; allerdings gab es kaum Alterseffekte auf affektive Reaktionen. Also lassen die Ergebnisse insgesamt trotz Schwierigkeiten bei der Emotionserkennung Optimismus bezüglich der intergenerationalen Empathie zu. / Empathic reactions to emotional facial expressions differ according to age. Concerning the cognitive component of empathy, decoding of emotional facial expressions was reported to be impaired both for older observers and older faces. Some studies also reported an own-age advantage, i.e., higher decoding accuracy for the own compared with other age groups. The first aim of the present dissertation was to explore possible mechanisms underlying these age effects. The second aim was to explore whether the affective component of empathy is affected by age as well. Study 1 summarizes previous research. Study 2 explored the role of age-related response bias, that is, age differences in the attribution of specific emotions. It showed that effects of the observers'' and the faces'' ages on decoding sadness were due to age-related response bias. However, an own-age advantage on decoding sadness occurred, which was independent of response bias. Study 3 explored the neurofunctional processes underlying this own-age advantage. It revealed an own-age effect on late processing stages for sadness, which may be due to an enhanced relevance of sad own-age faces. Study 4 explored whether affective responding in terms of facial mimicry is affected by age as well. It revealed an age-related decline in decoding accuracy, but not in affective responding. Taken together, these results suggest age-related deficits in cognitive and neural responses to emotional facial expressions. However, age had little influence on affective responding. Thus, despite difficulties in emotion decoding, these results allow for some optimism regarding intergenerational empathy.

Sprachverstehen erfordert ein Zusammenspiel verschiedener mentaler Prozesse. Zuerst muss der kontinuierliche akustische Sprachstrom in einzelne Einheiten (z.B. Wörter) unterteilt werden. Segmentale und suprasegmentale linguistische Information unterstützt den Segmentierungsprozess. Wissen über die neuronalen Mechanismen dieser Prozesse ist wesentlich um Sprachverarbeitungs- und Sprachentwicklungsprozesse zu verstehen. Ziel der Dissertation ist die Charakterisierung neuronale Korrelate der Verarbeitung sprachrelevanter akustischer Information bei Erwachsenen und Säuglingen mittels kombinierter Nahinfrarot-Spektroskopie- und Elektroenzephalographie-Messungen. Studie I untersucht zeitliche und topographische Aspekte der phonotaktischen Verarbeitung bei Erwachsenen. Die Ergebnisse zeigen, dass phonotaktische Information links-hemisphärisch verarbeitet wird. Ob diese Lateralisierung auf die linguistischen oder akustischen Eigenschaften der Reize zurückzuführen ist bleibt unklar. Erwachsenen-Studien zeigen, dass die lateralisierte Verarbeitung von Sprache aus der Spezialisierung des auditorischen Kortex für bestimmte zeitliche akustische Variationen im Sprachsignal resultiert. Studie II und III untersuchen, ob diese Asymmetrie bereits bei Säuglingen vorliegt. Dafür werden zeitlich variierte nicht-sprachliche akustische Reize präsentiert. Die zeitlichen Variationen entsprechen kritischen Modulationen im Sprachsignal. Studie II zeigt, dass bei Neugeborenen die zeitlichen Modulationen zu differenzierten und lateralisierten Verarbeitungsmustern führen, die über die ersten Lebensmonate konstant bleiben (Studie III). Die Ergebnisse unterstützen die Annahme, dass die lateralisierte Verarbeitung von Sprache mit einer Spezialisierung des auditorischen Kortex für bestimmte zeitliche Frequenzen zusammenhängt. Das Gehirn ist von Geburt auf die Wahrnehmung zeitlicher akustischen Variationen spezialisiert, die für die Entschlüsselung des Sprachsignals relevant sind. / The comprehension of spoken language requires the segmentation of the continuous acoustic speech stream into smaller units (e.g., words). Segmental and suprasegmental linguistic information guide the segmentation process. Investigating the underlying neuronal mechanisms is crucial for understanding the general nature of language perception, and language acquisition in infancy. This dissertation aimed to determine neuronal mechanisms underlying the perception of basic auditory cues relevant for the segmentation of speech in adults and infants using concurrent recordings of near-infrared spectroscopy and electroencephalography. Study I assessed temporal and topographic characteristics of phonotactic processing in adults, thus forming the basis for future studies in infants. The results show that phonotactic processing recruits a left hemispheric network. Whether these asymmetries are a function of linguistic attributes or of basic temporal signal properties is under debate. Studies in adults link hemispheric specialization for speech perception to an asymmetry in cortical tuning and reveal that the auditory cortices are differentially sensitive to temporal features of speech. Whether this asymmetry is already established in infancy is addressed by study II and III. These studies used acoustic non-linguistic sounds that vary in their temporal structure, thus sharing critical temporal features with language. Study II reveals that newborns process temporally varying stimuli in a differential and lateralized fashion. Study III indicates that this lateralization pattern remains constant over the first months of life. The findings support the notion that the lateralization of language functions might result from a specialization for different acoustic properties. The data provide further evidence that language acquisition is linked to basic capacities in auditory processing, and reveal that from birth the brain is tuned to critical temporal properties of linguistic signals.

Moralisches und unmoralisches Verhalten kann mit starken Emotionen verbunden sein. Beispielsweise kann das Beobachten einer Ungerechtigkeit echte Empörung auslösen (d. h. third-party anger). Außergewöhnliche Hilfsbereitschaft dagegen kann zu Gefühlen des Bewegtseins und der Überwältigung führen (d. h. being moved). Am Beispiel dieser Emotionen beleuchtet die vorliegende Dissertation wie Moral und Emotionen zusammenhängen. Dafür wurde die Rolle von Konsequenzen und Normen für emotionale Reaktionen und damit verbundene Verhaltensweisen anhand von sechs empirischen Studien untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Gefühle des Bewegtseins das positive Pendent zu Ärger darstellen. Während Ärger durch Normverletzungen ausgelöst wird (z. B. Ungerechtigkeit oder Respektlosigkeit), werden Gefühle des Bewegtseins durch das Beobachten positiver Normabweichungen ausgelöst (z. B. ungewöhnliche Hilfsbereitschaft oder außergewöhnliche Leistung). Diese emotionalen Episoden scheinen wesentlich für ein soziales Zusammenleben zu sein, da sie mit Bestrafungsentscheidungen, politischen Wahlentscheidungen und ehrenamtlicher Arbeit verbunden waren. Wie diese Emotionen ausgelöst werden konnte wesentlich besser erklärt werden, wenn bestehende Methoden zur Erfassung von Appraisals (d. h. subjektiven Bewertungen) erweitert wurden. Zusammengenommen zeigen diese Befunde auf, wie Appraisaltheorien auf moralische Emotionen angewendet werden können und tragen dazu bei, Verbindungen zwischen moralischen Grundsätzen und Emotionen zu identifizieren. Sie weisen außerdem auf praktische Implikationen hin, wie der Auslösung von Ärger durch Medien und der Rolle von Gefühlen des Bewegtseins in Überzeugungsprozessen. / Moral and immoral behavior can elicit strong emotions. For instance, people can get outraged when they witness unfair behavior (i.e., they experience third-party anger) and they can be intensely moved and overwhelmed by exceptional helpfulness (i.e., they experience feelings of being moved). Using these feelings of third-party anger and being moved as examples, this dissertation set out to clarify how morality and emotions are related. Specifically, the role of outcomes and norms for emotional reactions and behavioral consequences were investigated within six empirical studies. Results indicate that third-party anger and feelings of being moved are counterparts: whereas witnessing behavior that violates norms (e.g., unfairness or disrespect) elicits anger, witnessing behavior that surpasses norms (e.g., exceptional helpfulness or outstanding achievement) elicits feelings of being moved. These emotional episodes seem to be highly relevant for social life as they were associated with punishment decisions, voting intentions and voluntary work. Explaining the elicitation of these emotions was improved when expanding established appraisal assessment methods. Taken together, these findings provide a framework for applying appraisal research to moral emotions and contribute to identifying links between moral principles and emotions. In addition, they point to practical implications concerning anger-induction through the media and the role of being moved in persuasion processes.

Location based services (LBS) are gaining widespread user acceptance and increased daily usage. GPS based mobile navigation systems (Garmin), location-related social network updates and "check-ins" (Facebook), location-based games (Nokia), friend queries (Foursquare) and ads (Google) are some of the popular LBSs available to mobile users today. Despite these successes, current user services fall short of a vision where mobile users could ask for continuous location-based services with always-up-to-date information around them, such as the list of friends or favorite restaurants within 15 minutes of driving. Providing such a location based service in real time faces a number of technical challenges. In this dissertation research, we propose a suite of novel techniques and system architectures to address some known technical challenges of continuous location queries and updates. Our solution approaches enable the creation of new, practical and scalable location based services with better energy efficiency on mobile clients and higher throughput at the location servers. Our first contribution is the development of RoadTrack, a road network aware and query-aware location update framework and a suite of algorithms. A unique characteristic of RoadTrack is the innovative design of encounter points and system-defined precincts to manage the desired spatial resolution of location updates for different mobile clients while reducing the complexity and energy consumption of location update strategies. The second novelty of this dissertation research is the technical development of Dandelion data structures and algorithms that can deliver superior performance for the periodic re-evaluation of continuous road-network distance based location queries, when compared with the alternative of repeatedly performing a network expansion along a mobile user's trajectory. The third contribution of this dissertation research is the FastExpand algorithm that can speed up the computation of single-issue shortest-distance road network queries. Finally, we have developed the open source GT MobiSim mobility simulator, a discrete event simulation platform to generate realistic driving trajectories for real road maps. It has been downloaded and utilized by many to evaluate the efficiency and effectiveness of the location query and location update algorithms, including the research efforts in this dissertation.

This thesis investigates several design problems concerning two-channel conjugate quadrature (CQ) filter banks and orthogonal wavelets, as well as orthogonal cosine-modulated (OCM) filter banks. It is well known that optimal design of CQ filters and wavelets and optimal design of prototype filters (PFs) of OCM filter banks in the least squares (LS) or minimax sense are nonconvex problems and to date only local solutions can be claimed. In this thesis, we first make some improvements over several direct design techniques for local design problems in terms of convergence and solution accuracy. By virtue of the recent progress in global polynomial optimization and the improved local design methods mentioned above, we describe an attempt at developing several design strategies that may be viewed as our endeavors towards global solutions for LS CQ filter banks, minimax CQ filter banks, and OCM filter banks. In brief terms, the proposed design strategies are based on several observations made among globally optimal impulse responses of low-order filter banks, and are essentially order-recursive algorithms in terms of filter length combined with some techniques in identifying a desirable initial point in each round of iteration. This main idea is applied to three design scenarios in this thesis, namely, LS design of orthogonal filter banks and wavelets, minimax design of orthogonal filter banks and wavelets, and design of orthogonal cosine-modulated filter banks. Simulation studies are presented to evaluate and compare the performance of the proposed design methods with several well established algorithms in the literature.

Der Alterungsprozess ist mit einem breiten Spektrum von Veränderungen der Gehirnstruktur und -funktion, sowie altersbedingter kognitiver Verschlechterung und pathologischer Neurodegeneration verbunden. Jahrelange Forschungen haben gezeigt, dass Pathologien wie neurofibrilläre Bündel, Amyloid Ablagerungen (Aβ) und zerebrovaskuläre Störungen zur Abnahme der kognitiven Leistungsfähigkeit im Alter und bei der Alzheimer Demenz (AD) beitragen. Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bestimmte Lebensstilfaktoren die Fähigkeit, mit Pathologien umzugehen, fördern. Hierbei handelt es sich um die sogenannten Resilienzfaktoren. Im Gegensatz dazu stehen die Risikofaktoren, welche die Vulnerabilität für kognitive Verschlechterung und Neurodegeneration erhöhen und diese Prozesse beschleunigen können. Diese Arbeit exploriert Risiko- und Resilienzfaktoren in einem breiten Spektrum von Probanden, von kognitiv normalen älteren Menschen über Personen mit leichter kognitiver Beeinträchtigung bis hin zu Personen mit klinischer AD mittels einer holistischen Integration behavioraler Messungen und Markern multimodaler Neurobildgebung. Basierend auf vier Studien untersucht diese Dissertation die Assoziation von AD und zerebrovaskulärer Störungen, funktioneller Konnektivitätsnetzwerke und Kognition in einem gepoolten Datensatz bestehend aus 645 Individuen. Zusammenfassend erweitern die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation die Literatur zu Resilienz- und Risikofaktoren im Kontext gesunden Alterns und AD, indem sie eine holistische Integration der komplexen Mechanismen während des Alterungsprozesses liefert. / Aging alone is associated with a wide range of alterations in brain structure and function as well as age-associated cognitive decline and pathological neurodegeneration. Years of research have shown that brain pathology such as neurofibrillary tangles, amyloid deposition (Aβ), and cerebrovascular pathology contribute to decline of cognitive functions in aging and Alzheimer’s Disease (AD). Recent research has pointed out that certain lifestyle factors contribute to the ability to cope with pathology, known as resilience factors, while in contrast, risk factors can accelerate and increase the vulnerability towards cognitive decline and neurodegeneration. This work explores risk and resilience factors across a diverse spectrum of participants ranging from cognitively intact older adults, to mild cognitive impairment (MCI), and clinical AD with a holistic integration of behavioral measures and multimodal neuroimaging markers. Based on four studies this dissertation investigates the association of AD and cerebrovascular pathology, functional connectivity networks and cognition in a pooled data set of 645 individuals. In summary, our results shed light on the diverse mechanistic underpinning of functional brain networks, hinting at the complex interplay between the brain’s functionality at-rest and the multiple pathological processes. Overall, these findings extend the literature on the resilience and risk factors in the context of healthy aging and AD, while providing a holistic integration of the complex mechanisms at play during the aging process.