Insbesondere bildgebende Verfahren wie die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT), haben innerhalb der letzten Jahre verdeutlicht, dass verschiedene Sprachkomponenten in weit verzweigten kortikalen Netzwerken im menschlichen Gehirn repräsentiert sind. Die in dieser Arbeit durchgeführte Studie kombinierte transkranielle Magnetstimulation (TMS) und fMRT mit dem Ziel phonologische und semantische Sprachnetzwerke detaillierter zu charakterisieren. Bisherige Studien identifizierten u. a. den linken Gyrus supramarginalis (SMG) und posterioren Anteil des Gyrus frontalis inferior (pIFG) als Kernregionen der phonologischen Entscheidungsaufgabe. Semantische Entscheidungsaufgaben wurden dahingegen u. a. mit dem linken Gyrus Angularis (ANG) und dem anterioren Anteil des Gyrus frontalis inferior (aIFG) in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Laborexperiment an 17 gesunden, rechtshändigen und deutschsprachigen Probanden in zwei Sitzungen durchgeführt. Mithilfe eines hemmenden TMS Protokolls, der „continuous Theta Burst Stimulation“ (cTBS) sollte die kortikale Erregbarkeit über den Stimulationszeitraum hinaus reversibel moduliert werden. Eine neuronavigierte cTBS wurde entweder über dem linken SMG oder dem linken ANG appliziert. Der cTBS folgte, direkt im Anschluss, eine ereigniskorrelierte fMRT Untersuchung, während derer die Probanden auditiv präsentierte semantische und phonologische (Einzel ) Wortentscheidungsaufgaben bearbeiteten. Mit der fMRT sollten Veränderungen kortikaler Aktivierungsmuster durch die konditionierende TMS während der Bearbeitung der Aufgaben abgebildet werden. Die Ergebnisse der Studie tragen zum Verständnis der Wirkungsweise der cTBS über nicht motorischen Kortexarealen bei. Die Stimulation führte zu einer signifikanten Abnahme des „blood oxygenation level dependent“ (BOLD) Kontrasts am Stimulationsort. Weiterhin zeigten die Ergebnisse, dass die cTBS nicht nur am Ort der Stimulation zu einer Änderung der BOLD Kontrasts führt, sondern ein gesamtes Netzwerk spezifisch zu modulieren scheint. Eine cTBS über dem linken SMG führt u. a. zu einer verminderten BOLD Antwort im linken pIFG. Die Stimulation des linken ANG resultierte u. a. in einer erniedrigten BOLD Reaktion des aIFG. Eine Aufgabenspezifität nach Stimulation des SMG bzw. ANG wurde jedoch nicht evident. Dennoch unterstützen die Ergebnisse die Annahme, dass mögliche Verhaltenseffekte nach einer cTBS nicht zwingend auf den Ort der Stimulation zurückgeführt werden können. Weiterhin verdeutlichen die Stimulationseffekte, dass der SMG und der ANG in zwei unterschiedliche Netzwerke eingebunden sind.

This thesis gives an overview on how to estimate changes in functional brain networks using graph theoretical measures. It explains the assessment and definition of functional brain networks derived from fMRI data. More explicitly, this thesis provides examples and newly developed methods on the measurement and visualization of changes due to pathology, external electrical stimulation or ongoing internal thought processes. These changes can occur on long as well as on short time scales and might be a key to understanding brain pathologies and their development. Furthermore, this thesis describes new methods to investigate and visualize these changes on both time scales and provides a more complete picture of the brain as a dynamic and constantly changing network.:1 Introduction 1.1 General Introduction 1.2 Functional Magnetic Resonance Imaging 1.3 Resting-state fMRI 1.4 Brain Networks and Graph Theory 1.5 White-Matter Lesions and Small Vessel Disease 1.6 Transcranial Direct Current Stimulation 1.7 Dynamic Functional Connectivity 2 Publications 2.1 Resting developments: a review of fMRI post-processing methodologies for spontaneous brain activity 2.2 Early small vessel disease affects fronto-parietal and cerebellar hubs in close correlation with clinical symptoms - A resting-state fMRI study 2.3 Dynamic modulation of intrinsic functional connectivity by transcranial direct current stimulation 2.4 Three-dimensional mean-shift edge bundling for the visualization of functional connectivity in the brain 2.5 Dynamic network participation of functional connectivity hubs assessed by resting-state fMRI 3 Summary 4 Bibliography 5. Appendix 5.1 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 5.2 Curriculum vitae 5.3 Publications 5.4 Acknowledgements

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In vorliegender Studie wurden 48 gesunde ProbandInnen dazu aufgefordert, kurz dargebotenen Gesichtsausdrücken eine emotionale Qualität (freudig, wütend, ängstlich, neutral) zuzuordnen. Die Detektionsleistungen wurden auf mögliche Zusammenhänge mit der selbstbeurteilten Verträglichkeit der ProbandInnen untersucht. Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie wurde die neuronale Verarbeitung der präsentierten Gesichtsausdrücke als eine Funktion von Verträglichkeit und als Funktion des Detektionsvermögens der Emotionen erfasst. Die Ausprägung des Persönlichkeitsmerkmals Verträglichkeit wurde durch die ProbandInnen mit Hilfe des NEO-FFI selbst beurteilt. In der untersuchten Stichprobe konnte der vermutete positive Zusammenhang zwischen dem Detektionsvermögen emotionaler Gesichter und dem Persönlichkeitsmerkmal Verträglichkeit bestätigt werden. Eine signifikante positive Korrelation bestand im Falle freudiger und ängstlicher Gesichter. In den fMRT-Daten wurden Mehraktivierungen im linken präfrontalen Kortexbeim Betrachten negativer Gesichtsausdrücke im Zusammenhang mit Verträglichkeit ermittelt. Eine bessere Detektionsleistung ging für alle drei präsentierten Emotionen (Freude, Wut, Furcht) mit einer höheren Aktivität in anteriorem Cingulum, Hippocampus, Insula und Brodmann-Areal 6 einher. Weder in den behavioralen Daten noch in den neuronalen Daten zeigten sich Zusammenhänge für die neutrale Ausdrucksbedingung.:Abbildungsverzeichnis …................................................................................................................. 1 Tabellenverzeichnis …................................................................................................................. 2 Abkürzungsverzeichnis .................................................................................................................... 3 1 Einleitung ….................................................................................................................. 4 1.1 Persönlichkeit …................................................................................................................... 4 1.1.1 Begriffsherkunft und Definition …....................................... 4 1.1.2 Persönlichkeitstheorien und Paradigmen der Persönlichkeitspsychologie …................................................................... 5 1.1.3 Die lexikalische Hypothese und das Fünf-Faktoren-Modell der Persönlichkeit …........................................................................................ 7 1.1.4 Verträglichkeit …........................................................................................................ 10 1.1.5 Neuronale Korrelate des Persönlichkeitsmerkmals Verträglichkeit …....................... 10 1.2 Emotionen ............................................................................................................................. 12 1.2.1 Das Konzept der Basisemotionen ............................................................................... 13 1.2.2 Emotionstheorien ….................................................................................................... 14 1.2.3 Der emotionale Gesichtsausdruck ….......................................................................... 15 1.2.4 Die Perzeption emotionaler Gesichtsausdrücke …..................................................... 17 1.2.5 Neuronale Korrelate der Verarbeitung emotionaler Gesichtsausdrücke in der funktionellen Magnetresonanztomographie …........................................................... 19 1.3 Zusammenhänge zwischen Emotionsperzeption und Verträglichkeit ….............................. 22 2 Fragestellungen und Hypothesen …......................................................................................... 25 3 Methoden …................................................................................................................................ 28 3.1 Stichprobe …......................................................................................................................... 28 3.2 Untersuchungsinstrumente ................................................................................................... 28 3.2.1 Intelligenz- und Leistungstests …............................................................................... 28 3.2.2 Selbstbeurteilungsinstrumente …................................................................................ 29 3.3 fMRT-Experiment …............................................................................................................. 31 3.3.1 Ablauf …..................................................................................................................... 32 3.3.2 Stimuli ….................................................................................................................... 32 3.3.3 Detektionsaufgabe ….................................................................................................. 32 3.4 Datenanalyse …..................................................................................................................... 34 3.4.1 Daten aus Selbstbeurteilungsinstrumenten, Leistungstests und Detektionsaufgabe .. 34 3.4.2 Analyse der fMRT-Daten …........................................................................................ 34 4 Ergebnisse …............................................................................................................................... 37 4.1 Ergebnisse aus Fragebögen und Leistungstests …................................................................ 37 4.1.1 Werte in der untersuchten Stichprobe …..................................................................... 37 4.1.2 Korrelationen von Fragebogen- und Leistungswerten mit Verträglichkeit …............ 39 4.2 Ergebnisse der Detektionsaufgabe ….................................................................................... 40 4.2.1 Detektionsleistung ….................................................................................................. 40 4.2.2 Korrelationen der Detektionsleistung mit Verträglichkeit …..................................... 42 4.3 Ergebnisse aus den fMRT-Daten …...................................................................................... 44 4.3.1 Haupteffekte …........................................................................................................... 44 4.3.1.1 Haupteffekt des Kontrasts freudig vs. neutral …................................................ 44 4.3.1.2 Haupteffekt des Kontrasts wütend vs. neutral …................................................ 45 4.3.1.3 Haupteffekt des Kontrasts ängstlich vs. neutral …............................................. 45 4.3.2 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Verträglichkeit …................................ 47 4.3.2.1 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Verträglichkeit in der Bedingung freudig …......................................................................................... 47 4.3.2.2 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Verträglichkeit in der Bedingung wütend …......................................................................................... 49 4.3.2.3 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Verträglichkeit in der Bedingung ängstlich …...................................................................................... 51 4.3.2.4 Überblick über die Zusammenhänge zwischen Hirnaktivierung und Verträglichkeit …........................................................................................ 52 4.3.3 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Detektionsleistung …......................... 53 4.3.3.1 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Detektionsleistung in der Bedingung neutral …......................................................................................... 53 4.3.3.2 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Detektionsleistung in der Bedingung freudig …......................................................................................... 54 4.3.3.3 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Detektionsleistung in der Bedingung wütend …......................................................................................... 56 4.3.3.4 Korrelationen zwischen Hirnaktivierung und Detektionsleistung in der Bedingung ängstlich …...................................................................................... 58 4.3.3.5 Überblick über die Zusammenhänge zwischen Hirnaktivierung und Detektionsleistung ….................................................................................. 59 5 Diskussion …............................................................................................................................... 61 5.1 Interpretation der Ergebnisse …........................................................................................... 61 5.1.1 Der Zusammenhang zwischen Verträglichkeit und Detektionsleistung …................ 61 5.1.2 Ergebnisse der fMRT-Messung ….............................................................................. 63 5.1.2.1 Haupteffekte …................................................................................................... 63 5.1.2.2 Der Einfluss von Verträglichkeit auf die Gehirnresponsivität während der Emotionswahrnehmung …........................................................................... 64 5.1.2.3 Zusammenhänge zwischen Gehirnresponsivität und Detektionsleistung …...... 65 5.1.3. Zusammenfassung der Ergebnisse …......................................................................... 67 5.2 Methodische Kritik und Forschungsperspektiven …............................................................ 68 5.3 Ausblick …............................................................................................................................ 70 6 Zusammenfassung der Arbeit …............................................................................................... 72 7 Literaturverzeichnis …............................................................................................................... 74 8 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit ….................................................... 88 9 Danksagung …............................................................................................................................. 89 10 Lebenslauf …............................................................................................................................. 90

Störungen der Sprache, sogenannte Aphasien, zählen zu den häufigsten Folgen nach ischämischem Schlaganfall. Es kommt hierbei zu einer Schädigung von Arealen und deren Verbindungen im Gehirn, die mit dem Sprachnetzwerk assoziiert sind. In der Folge können verschiedene Kompensationsmechanismen in Kraft treten, die im Verlauf eine sprachliche Erholung ermöglichen. Wenngleich das Sprachnetzwerk im gesunden Gehirn vor allem in der linken Hemisphäre lokalisiert ist, so konnten bisherige Studien zeigen, dass an der Spracherholung nach einem Schlaganfall auch die rechte Hemisphäre beteiligt ist. In dieser Promotionsarbeit soll die Rolle der rechten Hemisphäre für die Spracherholung nach Schlaganfall durch einen innovativen Ansatz aus Läsionsanalyse und funktioneller Sprachaktivierung an Schlaganfallpatienten mit Aphasie untersucht werden.

Obesity is associated with structural and functional alterations in brain areas that are often functionally distinct and anatomically distant. This suggests that obesity is associated with differences in functional connectivity of regions distributed across the brain. However, studies addressing whole brain functional connectivity in obesity remain scarce. Here, we compared voxel-wise degree centrality and eigenvector centrality between participants with obesity (n=20) and normal-weight controls (n=21). We analyzed resting state and task-related fMRI data acquired from the same individuals. Relative to normal-weight controls, participants with obesity exhibited reduced degree centrality in the right middle frontal gyrus in the resting-state condition. During the task fMRI condition, obese participants exhibited less degree centrality in the left middle frontal gyrus and the lateral occipital cortex along with reduced eigenvector centrality in the lateral occipital cortex and occipital pole. Our results highlight the central role of the middle frontal gyrus in the pathophysiology of obesity, a structure involved in several brain circuits signaling attention, executive functions and motor functions. Additionally, our analysis suggests the existence of task-dependent reduced centrality in occipital areas; regions with a role in perceptual processes and that are profoundly modulated by attention.

Durch dynamische Aktivität im Gehirn kann ein Organismus auf seine Umwelt reagieren. Der Parietallappen spielt zwar in vielen Anforderungsbereichen eine Rolle, soll sich jedoch auf bestimmte Merkmale beschränken. Dieser Widerspruch könnte in Annahmen über Aufgabencharakteristika und deren Verbindung zu parietaler Aktivität begründet sein. Viele kognitive Modellen klammern die Konnektivität des Gehirns aus, zulasten ihrer biologischen Plausibilität. Die vorliegende kumulative Dissertation umfasst drei Manuskripte, die einige dieser Probleme ansprechen. Symbolische (arabische Zahlen) und nichtsymbolische (Punktewolken) Multiplikation und Division wurden zur Validierung des experimentellen Paradigmas sowie zur Untersuchung von Antwortverzerrungen (Operational Momentum) benutzt. Aufgrund der besseren Leistung in symbolischen Aufgaben, wurden aufgabenbezogene Konnektivitätsveränderungen in zerebralen und parietalen Seed-Regionen mit psychophysiologischer Interaktionsanalyse (gPPI) bei symbolischer Multiplikation geprüft. Zudem wurden bildgebende Daten einer nichtsymbolischen Schätzaufgabe sowie in unabhängigen funktionellen Lokalisieraufgaben erhoben. Parietale und sensorische Regionen wurden mittels multivariater Verfahren (multivoxel pattern analysis) analysiert. Die Ergebnisse dieser drei Studien legen nahe, dass parietale Aktivität eine wichtige bereichsübergreifende Bedeutung besitzt, die eventuell mit Aufgabenschwierigkeit und kognitiver Anforderung zusammenhängt. Der Beitrag sensorischer Regionen zu bereichsspezifischen Leistungen scheint bedeutender als bislang angenommen. Der Parietallappen interagiert mit dem Zerebellum und beide reagieren auf Schwierigkeit. Die abnehmende Konnektivität bei zunehmend komplexen Multiplikationen legt nahe, dass eine komplexitätsabhängige Modulation der Konnektivität wichtig für eine bedarfsabhängig adäquate Reaktion ist. Zusammen zeigen diese Ergebnisse wie verschiedene Gehirnregionen auf Umweltanforderungen reagieren. / The brain’s dynamic activity allows an organism to respond to its environment. The parietal lobe plays a role in responding to demands in many domains. However, it is also claimed to be specific to many task features. One reason for this contradiction may be assumptions about task features and their link to parietal activity. The connectivity within the brain has also been overlooked in many cognitive models, making them less biologically plausible. This cumulative dissertation presents three manuscripts that address some of these issues. Symbolic (Arabic digits) and non-symbolic (dot-arrays) multiplication and division were used to behaviorally validate an experimental paradigm as well as test response bias (operational momentum). Subjects accurately responded to symbolic problems, therefore symbolic multiplication problems were used to examine task-related connectivity changes from cerebellar and parietal seed regions using psycho-physiological interactions analysis (gPPI). Finally, brain imaging data from a non-symbolic estimation task and an independent functional localizer was collected. Parietal and sensory regions were analyzed using multi-voxel pattern analysis (MVPA). The results of the three studies suggest that parietal activity may reflect a more domain-general role, possibly related to task complexity and cognitive demand. Additional sensory regions also seem to play a larger role in domain specific task performance than previously assumed. Furthermore, the parietal lobe interacts with the cerebellum and both regions are involved in responding to task complexity. Cerebellar-parietal connectivity decreased during more complex multiplication, suggesting that increased connectivity during simple tasks and/or decreased connectivity during complex tasks, may be important for response to task demands. Together, these findings demonstrate the roles of multiple brain regions in responding to environmental demands.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Mechanismen und die neuronale Implementierung des taktilen Arbeitsgedächtnisses (AG) zu erleuchten. Dazu wurde eine vibrotaktile Diskriminationsaufgabe mit den Methoden der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT), Elektroenzephalografie (EEG), subliminalen elektrischen Stimulation und Psychophysik untersucht. Eine fMRT-Studie (Studie I) zeigte, dass ein ausgedehntes neuronales Netzwerk mit den einzelnen Aufgabenphasen, Enkodierung, Aufrechterhaltung, und Entscheidung, verbunden ist. Die Analyse oszillatorischer EEG-Aktivität (Studie II) und die selektive Inhibition des primären somatosensorischen Kortex (S1) durch subliminale Stimulation (Studie III) legen nahe, dass S1 nicht an der Aufrechterhaltung der vibrotaktilen Gedächtnisrepräsentation beteiligt ist. Das Ausmaß der S1-Aktivierung während der frühen Haltephase hängt vielmehr von der Effizienz, mit welcher Versuchspersonen den vibrotaktilen Reiz enkodieren, ab. Außerdem weisen Studie II and III darauf hin, dass bereits der physiologische Zustand von S1 in der Phase vor Beginn eines Versuchsdurchgangs eine einflussreiche Rolle spielt. Während Studie II zeigte, dass S1-Aktivität in dieser Phase, vermutlich durch attentionale top-down Modulation, unter AG-Anforderungen erhöht ist, ergab Studie III, dass eine optimierte bottom-up Verarbeitung in S1 zu einer verbesserten Aufgabenleistung führt. Verhaltensexperimente zeigten, dass Repräsentationen im Langzeitgedächtnis über die durchschnittliche Frequenz der präsentierten Vibrationsreize erheblich die Verhaltensleistung beeinflussen und den Zeitrichtungseffekt verursachen (Studie IV). Die Analyse der fMRT-Daten (Studie V) offenbarte außerdem, dass ein Netzwerk somatosensorischer Areale Informationen über die aktuelle Vibrationsfrequenz und die durchschnittliche Vibrationsfrequenz während der Enkodier- und Haltephase integriert. / The present dissertation aimed to shed more light on the psychological mechanisms and the neural basis of tactile working memory (WM). For this purpose, a vibrotactile delayed discrimination task was studied using the methods of functional magnetic resonance imaging (fMRI), electroencephalography (EEG), concurrent subliminal electrical stimulation and psychophysics. The fMRI study (Study I) showed that a broad network of brain regions - much broader than known from previous studies in non-human primates - supports the performance of a vibrotactile delayed discrimination task in the different task periods: encoding, maintenance, decision making. The analysis of oscillatory activity over the somatosensory cortex in the EEG study (Study II) and the experiment using subliminal electrical stimulation to locally inhibit the primary somatosensory cortex (S1) (Study III) suggest that S1 does not contribute to the active maintenance of the vibrotactile memory trace. The level of activity in S1 during the early delay period depends on the efficiency with which subjects encode the vibrotactile stimulus. Study II and III also showed that the activation level of S1 in the pre-trial period plays an important role. Study III suggests that, in this task period, S1 activity is up-regulated under WM demands probably reflecting the operation of top-down attentional control. Study III indicates that increasing local inhibition of S1 in the pre-trial period improves performance by facilitating bottom-up processing. Importantly, long-term memory representations of the average frequency of the stimulus set strongly influence performance giving rise to the time-order effect (Study IV). Additionally, the fMRI data (Study V) showed that a somatosensory network integrates information about the current vibrotactile stimulus and the representation of the average vibration frequency during stimulus encoding and maintenance.

Happiness, anger, surprise, irritation… if we note down the emotions that we go through on a given day, the list will most probably be quite long. A surge of studies on the bidirectional interaction between emotion and cognition suggests that we need emotional appraisals in order to lead a successful life and maintain our personal, social and economic integrity (Bechara, 2005; Damasio, 1994; Fox, 2008; Gross & Thompson, 2007; Walter, 2005). And yet, we seldom ‘just’ experience emotions, but often try to influence them to best fit our current goals. Based on the assumption that emotional reactions entail changes on various levels, and that these changes happen in- or outside of our awareness, affective science has adopted emotion regulation as one of its major research topics (Beauregard, Levesque, & Paquette, 2004; Gross, 1999; Ochsner, 2007). In fact, neural (e.g. amygdala activation) and behavioral (e.g. feeling of negativity) correlates of emotional reactions are effectively reduced by top-down processes of explicit and implicit control (Drabant, McRae, Manuck, Hariri, & Gross, 2009; Levesque, et al., 2003; Ochsner, Ray, et al., 2004). Furthermore, evidence from studies investigating voluntary thought control suggests that control strategies may have lasting and paradoxical consequences (Abramowitz, Tolin, & Street, 2001; Wegner, 2009). In a very recent investigation, lasting effects of regulation were also shown after the cognitive control of emotions: the activation timecourse of the amygdala was significantly increased immediately following regulation, and this difference was also related to the activation of the amygdala to the same stimuli a few minutes later (Walter, et al., 2009). Aside from these contextual or qualitative influences, emotional processing also differs between individuals: genetic variation within the serotonergic system for instance is known to affect emotional reactivity both on the behavioral and on the neural level (Hariri, et al., 2005; Hariri, et al., 2002; Lesch, et al., 1996). In the present work, the temporal dynamics of volitional emotion regulation were investigated in three studies. It was hypothesized that both the subjective experience of negativity and the amygdala activation can be attenuated by the detachment from negative emotions, which in turn leads to an immediate neural aftereffect after the offset of regulation. Furthermore, volitional emotion regulation was expected to be capable of reducing or even obliterating genetically mediated amygdala hyperreactivity to negative emotional cues. Similar to previous investigations (Walter, et al., 2009), pictures of aversive or neutral emotional content were presented while participants were instructed to react naturally to half of the pictures, and to regulate their emotional response upon the other half of the stimuli. The first two studies of the present work were designed to further characterize the immediate aftereffect of volitional regulation in the amygdala: Study 1 included behavioral ratings of negativity at picture offset and at fixation offset in order to provide behavioral measures of experiential changes, while in Study 2, participants continued to experience or regulate their emotions during a “maintain” phase after picture offset. The primary goal of Study 3 was to evaluate whether volitional emotion regulation can reduce genetically mediated amygdala hyperreactivity to aversive emotional material in individuals with the short variant of the serotonin transporter genotype (Hariri, et al., 2005; Hariri, et al., 2002), and whether the immediate aftereffect is also influenced by the serotonin transporter genotype. In all three studies, the amygdala was significantly activated by aversive versus neutral stimuli, while cognitive emotion regulation attenuated the activation in the amygdala and increased the activation in a frontal-parietal network of regulatory brain regions. This neural effect was complemented by the behavioral ratings which show that the subjective experience of negativity was also reduced by detachment (Study 1). Also in all three studies, an immediate aftereffect was observed in the amygdala following the end of regulation. Moreover, the preoccupation with the previously seen pictures after the scanning session varied across the experimental conditions (Studies 2 and 3). Volitional regulation proved effective in reducing amygdala activation to negative stimuli even in 5-HTTLPR short allele carriers that show an increased reactivity to this type of cue. At the same time, functional coupling of the ventrolateral and medial orbital prefrontal cortex, the subgenual and the rostral anterior cingulate with the amygdala was higher in the s-group. However, in Study 3 the immediate aftereffect was found only in l/l-homozygote individuals following the regulation of fear. Taken together, the results of the three studies clearly show that volitional regulation is effective in reducing behavioral and neural correlates of the experience of negative emotions (Levesque, et al., 2003; Ochsner, Bunge, Gross, & Gabrieli, 2002; Ochsner, Ray, et al., 2004), even in the case of a genetically mediated hyperreactivity to such materials. Thus, it seems reasonable to assume that conscious will can effectively counteract genetic determinants of emotional behavior. Moreover, the present results suggest that the temporal dynamics of volitional emotion regulation are characterized by a paradoxical rebound in amygdala activation after regulation, and that the immediate aftereffect is a marker of the efficiency of the initial and the sustained effects of emotion regulation (Walter, et al., 2009). In summary, the successful replication of the immediate aftereffect of emotion regulation in all three studies of this dissertation opens up exciting new research perspectives: a comparison of the short- and long-term effects of different regulatory strategies, and the investigation of these effects also in positive emotions would complement the present results, since the neural mechanisms involved in these processes show some characteristic differences (Ochsner, 2007; Staudinger, Erk, Abler, & Walter, 2009). A comprehensive characterization of this neural marker and its implications for emotional experience might also be useful with respect to clinical applications. The detailed examination of the various time scales of emotional regulation might for instance inform the diagnostic and therapeutic interventions in affective disorders that are associated with emotional dysfunctions (Brewin, Andrews, & Rose, 2000; Johnstone, van Reekum, Urry, Kalin, & Davidson, 2007). Ultimately, we might thus come to understand the neural underpinnings of what the feelings we have today have to do with the feelings we had yesterday – and with the feelings with might have tomorrow.

Exekutivfunktionen sind die Grundlage der Aufmerksamkeitssteuerung, Handlungsplanung, Impulskontrolle, und notwendig für zielgerichtetes Handeln. Impulskontrolle bedeutet dabei die Fähigkeit, behaviorale Impulse und Gedanken zu unterdrücken (Evenden, 1999). Erkrankungen, wie die Borderline Persönlichkeitsstörung (BPS) oder die Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörung (ADHS), die sich durch Einschränkungen der Impulskontrolle auszeichnen, gehören zu den häufigsten psychiatrischen Erkrankungen unserer Zeit und sind schwer zu behandeln. Klinische Beobachtungen (Linehan, 1996) wie auch aktuelle Forschungsergebnisse (Silbersweig et al., 2007) zur BPS lassen einen engen Zusammenhang der affektiven und impulsiven Symptomatik vermuten. Ziel der Studie war zum einen, die gestörte Impulskontrolle bei BPS mit Hilfe psychometrischer und neuropsychologischer Verfahren zu bestätigen und zum anderen die komplexe Interaktion affektiver und inhibitorischer Netzwerke mit Hilfe funktioneller Magnetresonanztomographie zu untersuchen. Dazu wurde ein fMRI-Paradigma entwickelt, dass Emotionsinduktion (Ärger, Freude, Neutral) mit einer Impulskontrollaufgabe (Go/NoGo) verband. Neben dem Vergleich mit einer gesunden Kontrollgruppe wurden zur störungsspezifischen Abgrenzung auch Frauen mit ADHS untersucht. Patientinnen mit BPS gaben dabei in Selbstbeurteilungsmaßen höhere Impulsivitätswerte als gesunde Kontrollen und ähnlich hohe Werte wie Patientinnen mit ADHS an, waren aber in den Aufgaben behavioraler Impulskontrolle nicht beeinträchtigt. In allen drei Versuchsgruppen ergab sich eine emotionale Modulation durch die vorher induzierten Emotionen. Während aber gesunde Kontrollen für erfolgreiche Inhibition v. a. den inferioren Präfrontalkortex verstärkt rekrutieren, war sowohl in der BPS- als auch in der ADHS eine Modulation im Nucleus subthalamicus zu beobachten. Während Patienten mit BPS entsprechend früherer Befunde mit verstärkter Amygdalaaktivierung auf die Emotion Ärger reagierten, zeigten die Patientinnen mit ADHS veränderte Aktivierungen des affektiven Netzwerkes bei der Emotion Freude. Emotionsunabhängig zeigten sich in der ADHS-Gruppe Hypoaktivierungen im mittleren Cingulum und dorsolateralen Präfrontalkortex. Zusammengefasst entsprechen die Ergebnisse der Annahme eines hyperaktivierten limbischen affektiven Systems und eines hypoaktivierten präfrontalen Kontrollsystems bei Borderline Persönlichkeitsstörung (Depue & Lenzenweger, 2005; Dinn et al., 2004; Posner et al., 2003). Eine emotionale Modulation scheint zu einer kompensatorischen Aktivierung von Hirnregionen des Hemmungsnetzwerkes zu führen. Eine generell beeinträchtige neutrale Impulskontrollfähigkeit scheint in Abgrenzung zur ADHS jedoch nicht vorzuliegen.