Goal-directed behavior is based on representations of contingencies between a certain situation (S), a certain (re)action (R) and a certain outcome (O). These S-R-O representations enable flexible response selection in different situations according to the currently pursued goal. Importantly however, the successful formation of such representations is a necessary but not sufficient precondition for goal-directed behavior which additionally requires the actual usage of the contingency information for action control. The present fMRI study aimed at identifying the neural basis of each of these two aspects: representing vs. explicitly using experienced S-R-O contingencies. To this end, we created three experimental conditions: S-R-O contingency present and used for outcome-based response selection, S-R-O contingency present but not used, and S-R-O contingency absent. The comparison between conditions with and without S-R-O contingency revealed that the angular gyrus is relevant for representing S-R-O contingencies. The explicit usage of learnt S-R-O representations in turn was associated with increased functional coupling between angular gyrus and several subcortical (hippocampus, caudate head), prefrontal (lateral orbitofrontal cortex (OFC), rostrolateral prefrontal cortex (RLPFC)) and cerebellar areas, which we suggest represent different explicit and implicit processes of goal-directed action control. Hence, we ascribe a central role to the angular gyrus in associating actions to their sensory outcomes which is used to guide behavior through coupling of the angular gyrus with multiple areas related to different aspects of action control.

Hintergrund. Exzessives Sorgen ist durch anhaltende, sich wiederholende negative Gedanken gekennzeichnet, die als aufdringlich und unkontrollierbar empfunden werden. Chronisches Sorgen kann zu einer schwer beeinträchtigenden mentalen Aktivität werden und es wird angenommen, dass es zur Entstehung, Aufrechterhaltung und Verschlechterung einer Reihe von somatischen Gesundheitsproblemen und psychischen Störungen beiträgt. Theoretische Modelle und empirische Befunde deuten darauf hin, dass exzessives Sorgen mit einer gestörten Bottom-up-Salienzverarbeitung, einer unzureichenden Top-down-Aufmerksamkeitssteuerung, Defiziten in der Emotionsregulation und abnormalen selbstreferenziellen mentalen Funktionen verbunden sind. Neuroimaging-Studien zu exzessivem Sorgen zeigen Veränderungen funktioneller Aktivierung und Konnektivität in limbischen und paralimbischen Hirnstrukturen, welche die Reaktivität auf emotionale Stimuli unterstützen, in präfrontalen Strukturen, die in Top-down-Prozesse involviert sind, welche der Aufmerksamkeitssteuerung und Emotionsregulation zugrunde liegen, und in medialen kortikalen Mittellinienstrukturen, die an selbstreferenziellen mentalen Aktivitäten beteiligt sind. Im Hinblick auf das Vorhandensein, die genaue Lokalisation der beteiligten Hirnareale und die Richtung der Effekte präsentieren diese Studien jedoch weitgehend heterogene Ergebnisse. Die hohe Variabilität der Befunde erschwert es, ein kohärentes Verständnis der neurobiologischen Mechanismen exzessiven Sorgens zu erlangen. Um dieses Verständnis zu erweitern und künftige Richtungen für die weitere Forschung auf diesem Gebiet aufzuzeigen, verfolgte die vorliegende Dissertationsschrift drei Ziele: (i) die emotionsbezogene, aufgabenbasierte fMRT-Literatur zu exzessivem Sorgen auf quantitative, datengesteuerte Weise zusammenzufassen, um konsistente funktionelle Störungen über Studien hinweg zu identifizieren; (ii) zu bestimmen, mit welchen psychologischen Prozessen die identifizierten Hirnregionen assoziiert sind, und in welchen funktionellen Hirnnetzwerken sie wirken; und (iii) Anomalien in der grundlegenden Hirnorganisation zu untersuchen, die mit exzessivem Sorgen assoziiert sind. Methoden. Eine State-of-the-Art koordinatenbasierte Meta-Analyse wurde unter Anwendung des Activation Likelihood Estimation (ALE) Algorithmus durchgeführt, um die Übereinstimmung zwischen 16 Neuroimaging-Experimenten zu bestimmen, die Veränderungen in der funktionellen Aktivität des Gehirns während der Verarbeitung emotionaler Inhalte zwischen Personen mit hoher und normaler Sorgenneigung berichten. Die identifizierten Regionen wurden mithilfe von Metadaten der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) hinsichtlich ihrer psychologischen Funktionen charakterisiert (Verhaltens-Charakterisierung). Zusätzlich wurde meta-analytic-connectivity modeling (MACM) verwendet, um ihre globalen funktionellen Konnektivitätsmuster zu bestimmen und so zugehörige Gehirnnetzwerke zu identifizieren. Schließlich wurde fMRT im Ruhezustand (resting-state) verwendet, um die funktionellen Konnektivitätsmuster zwischen 21 Personen mit hoher und 21 Personen mit normaler Sorgenneigung ohne einer aufgabenbezogenen Gehirnaktivierung zu vergleichen. Dispositionelle Sorgen wurden mit dem Penn State Worry Questionnaire als verlässliches Selbstauskunftsmaß für schwere Sorgen erhoben. Saatregion-basierte Analysen mit den meta-analytisch abgeleiteten Hirnregionen als Saatregionen und eine datengesteuerte Multi-Voxel-Pattern-Analyse (MVPA) wurden durchgeführt, um funktionelle Konnektivitätsunterschiede zwischen den beiden Gruppen zu detektieren. Darüber hinaus wurden gruppenüber-greifende Korrelationen zwischen dem aktuellen Sorgenausmaß (State-Sorgen) und den funktionellen Konnektivitätsmustern der Saat-Regionen sowie den aus der MVPA abgeleiteten Komponenten-Werten analysiert. Ergebnisse. Die Meta-Analyse ergab konvergente Anomalien bei Individuen mit hoher im Vergleich mit normaler Sorgenneigung, hauptsächlich in einem linkshemisphärischen Cluster, welcher Teile des mittleren frontalen Gyrus, des inferioren frontalen Gyrus und der anterioren Insula umfasst. Die Verhaltens-Charakterisierung zeigte, dass der identifizierte Cluster mit der Sprachverarbeitung und dem Gedächtnis assoziiert ist. Darüber hinaus ergaben die meta-analytischen Konnektivitätskartierungen starke funktionelle Verbindungen zwischen den beobachteten konvergenten Regionen und frontalen, temporalen und parietalen Hirnregionen, die sich mit Teilen von zwei verhaltensrelevanten Hirnnetzwerken überschneiden, nämlich dem Salienznetzwerk (SN) und dem Default-Netzwerk (DN). Die resting-state funktionellen Konnektivitätsanalysen zeigten keine Unterschiede zwischen Individuen mit hoher und normaler Sorgenneigung und auch keine Korrelationen zwischen den resting-state funktionellen Konnektivitätsmustern und State-Sorgen, weder mit dem auf Saatregionen basierenden Ansatz noch mit dem MVPA-Ansatz. Schlussfolgerungen. Die Ergebnisse dieser Dissertationsschrift deuten darauf hin, dass exzessives Sorgen mit einer gestörten Funktion in Hirnarealen zusammenhängt, die mit bottom-up und top-down Aufmerksamkeitssteuerung sowie Emotionserzeugung und Emotionsregulation in Verbindung gebracht werden. Die Verhaltensanalyse deckte Assoziationen zwischen dem identifizierten Cluster und der Sprachverarbeitung auf, die mit dem übermäßigen inneren Sprechen bei zu Sorgen neigenden Personen zusammenhängen könnten. Diese Assoziation ist bisher eher unbeachtet geblieben und sollte weiter erforscht werden. Darüber hinaus stellen die identifizierten Hirnregionen Schlüsselknoten in interagierenden neuronalen Netzwerken dar, die endogen und exogen orientierte Kognition unterstützen und das dynamische Zusammenspiel zwischen diesen Prozessen steuern. Ihre veränderte netzwerkübergreifende Dynamik könnte die Ursache für die Unfähigkeit von zu schweren Sorgen neigen-den Personen sein, sich von intern orientierten Kognitionen zu lösen, wenn adaptives Reagieren einen externen Fokus der Aufmerksamkeit erfordern würde. Die Nullergebnisse der Ruhezustandsanalysen könnten auf das Studiendesign zurückzuführen sein oder durch Charakteristika des Sorgens selbst verursacht werden, werden aber nicht als Beleg dafür interpretiert, dass Anomalien in der intrinsischen Konnektivität des Gehirns in Verbindung mit exzessivem Sorgen nicht vorhanden sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit können zukünftige Forschungen anleiten, die z.B. untersuchen könnten, ob und wie sich die dynamischen zeitlichen Interaktionen innerhalb und zwischen den hier identifizierten Netzwerken in Abhängigkeit vom Schweregrad des Sorgens unterscheiden. Die ALE-Ergebnisse liefern eine A-priori-Auswahl von Hirnregionen für solche Studien. Ein besseres Verständnis der Veränderungen in den Gehirnnetzwerken, die exzessivem Sorgen zugrunde liegen, und der psychologischen Funktionen, die dadurch beeinträchtigt werden, wird Ansatzpunkte für die Verbesserung therapeutischer Interventionen liefern.:Contents TABLES VIII FIGURES IX ABBREVIATIONS X ABSTRACT 1 1 THEORETICAL BACKGROUND 6 1.1 WORRY 6 1.1.1 DEFINITION, NATURE AND FUNCTION OF WORRY 6 1.1.2 THE WORRY CONTINUUM – NORMAL VERSUS MALADAPTIVE WORRY 7 1.1.3 THE DELETERIOUS EFFECTS OF EXCESSIVE WORRY 8 1.1.4 THEORETICAL MODELS OF EXCESSIVE WORRY 11 1.2 FUNCTIONAL BRAIN NETWORKS AND EXCESSIVE WORRY 18 1.2.1 A SYSTEMS NEUROSCIENCE VIEW OF EXCESSIVE WORRY 18 1.2.2 EMPIRICAL EVIDENCE: FMRI STUDIES ON EXCESSIVE WORRY 20 1.3 RESEARCH QUESTION 32 2 STUDY I: A QUANTITATIVE META-ANALYSIS OF FMRI STUDIES INVESTIGATING EMOTIONAL PROCESSING IN EXCESSIVE WORRIERS: APPLICATION OF ACTIVATION LIKELIHOOD ESTIMATION ANALYSIS 35 2.1 ABSTRACT 36 2.2 INTRODUCTION 37 2.3 METHODS 40 2.3.1 LITERATURE SEARCH AND STUDY SELECTION 40 2.3.2 ACTIVATION LIKELIHOOD ESTIMATION 46 2.3.3 META-ANALYTIC CONNECTIVITY MODELING 47 2.3.4 ANALYSIS OF BEHAVIORAL DOMAIN PROFILES 47 2.4 RESULTS 48 2.4.1 SIGNIFICANT ALE CLUSTERS 48 2.4.2 FUNCTIONAL CONNECTIVITY OF THE DERIVED ALE-CLUSTER – MACM-ANALYSIS 51 2.4.3 FUNCTIONAL CHARACTERIZATION OF THE DERIVED ALE-CLUSTER – BEHAVIORAL ANALYSIS 54 2.5 DISCUSSION 55 2.6 CONCLUSION 59 2.7 SUPPLEMENTARY MATERIAL STUDY I: LISTING OF ALE CLUSTERS SIGNIFICANT AT P < 0.001 UNCORRECTED, CLUSTER SIZE > 100MM3 60 3 STUDY II: HIGH AND LOW WORRIERS DO NOT DIFFER IN UNSTIMULATED RESTING-STATE BRAIN CONNECTIVITY 61 3.1 ABSTRACT 62 3.2 INTRODUCTION 63 3.3 MATERIALS AND METHODS 65 3.3.1 PARTICIPANTS AND PROCEDURE 65 3.3.2 FMRI DATA ACQUISITION 66 3.3.3 SELF-REPORT ASSESSMENTS AND STATE WORRY ASSESSMENT 66 3.3.4 STATISTICAL ANALYSES 67 3.4 RESULTS 69 3.4.1 SELF-REPORT MEASURES 69 3.4.2 FMRI RESULTS 72 3.5 DISCUSSION 72 3.6 CONCLUSION 75 3.7 SUPPLEMENTARY MATERIAL STUDY II: STATE WORRY ASSESSMENT 75 4 GENERAL DISCUSSION 76 4.1 CONVERGENT ABERRANT FUNCTION IN THE MFG-IFG-INSULA-CLUSTER 76 4.2 META-ANALYTIC FUNCTIONAL CHARACTERIZATION AND CONNECTIVITY MAPPING OF THE MFG-IFG-INSULA CLUSTER 82 4.3 NO RESTING-STATE FUNCTIONAL CONNECTIVITY DIFFERENCES BETWEEN HW AND LW 84 4.4 STRENGTHS AND LIMITATIONS 87 4.5 FUTURE DIRECTIONS 90 4.6 CONCLUSION 91 REFERENCES 92 APPENDIX: DECLARATION OF HONOUR / EIGENSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG 131 / Background. Excessive worry is characterized by persistent, repetitive negative thoughts that are perceived as intrusive and uncontrollable. Chronic worrying can become a severely debilitating mental activity and is thought to contribute to the development, maintenance and deterioration of a range of somatic health problems and mental disorders. Theoretical accounts and empirical findings suggest that excessive worry is associated with impaired bottom-up salience-processing, insufficient top-down attentional control, deficits in emotion regulation and abnormal self-referential mental functions. Neuroimaging studies of excessive worry indicate functional activation and connectivity alterations in limbic and paralimbic brain structures that support reactivity to emotional stimuli, in prefrontal structures implicated in top-down processes underlying attentional control and emotion regulation, and in cortical midline structures involved in self-referential mental activity. However, with regard to the presence, the exact localization of the brain areas involved and the directionality of the effects, these studies have presented largely heterogenous results. The high variability of findings makes it difficult to achieve a coherent understanding of the neurobiological mechanisms of excessive worry. To extend this understanding and provide future directions for continued research in this area, the aim of this thesis was threefold: (i) to synthesize the emotional task-based fMRI literature on excessive worry in a quantitative, data-driven manner for the purpose of identifying consistent functional perturbations across studies; (ii) to determine the psychological processes with which the identified brain regions are associated and the functional brain networks in which they operate; and (iii) to examine abnormalities in basic brain organization associated with excessive worry. Methods. A state-of-the-art coordinate-based meta-analysis was conducted applying the activation likelihood estimation (ALE) algorithm to determine concordance among 16 neuroimaging experiments reporting alterations in brain functional activity during emotional processing between individuals experiencing high versus normal levels of worry. The identified regions were behaviorally characterized using functional magnetic resonance imaging (fMRI) metadata. Additionally, meta-analytic-connectivity modeling (MACM) was used to determine their global functional connectivity (FC) patterns and thus identify related brain networks. Finally, resting-state fMRI was used to compare FC patterns between 21 high and 21 low worriers in the absence of task-related brain activation. Dispositional worry was assessed using the Penn State Worry Questionnaire as a reliable self-report measure of severe worry. Seed-based analyses with the meta-analytically derived brain regions as seeds and a data-driven multi-voxel pattern analysis (MVPA) were performed to detect FC differences between the two groups. In addition, cross-group correlations between state worry levels and the FC patterns of the seed regions as well as the MVPA-derived component scores were analyzed. Results. The meta-analysis revealed convergent aberrations in high compared to normal worriers mainly in a left-hemispheric cluster comprising parts of the middle frontal gyrus, inferior frontal gyrus and anterior insula. Behavioral characterization indicated the identified cluster to be associated with language processing and memory. Furthermore, meta-analytic connectivity mapping yielded strong functional connections between the observed convergent regions and frontal, temporal, and parietal brain regions that overlap with parts of two behaviorally relevant brain networks, specifically the salience network (SN) and the default network (DN). The resting-state FC (rsFC) analyses revealed no differences between high and normal worriers and also no correlations between rsFC patterns and state worry, neither using the seed-based nor the MVPA approach. Conclusions. The results of this thesis indicate that excessive worry is related to disturbed functioning in brain areas that have been related to bottom-up and top-down attentional control as well as emotion generation and regulation. Behavioral analysis uncovered associations between the identified cluster and language processing that might be related to the exaggerated inner speech processes in worry prone individuals. This association has so far remained rather unnoticed and requires further exploration. Moreover, the identified brain regions constitute key nodes within interacting neural networks that support internally and externally oriented cognition and control the dynamic interplay among these processes. Their altered cross-network dynamics may underlie the inability of worry-prone individuals to disengage from internally oriented cognitions when adaptive responding would require an external focus of attention. The null-findings of the resting-state analyses might be due to the study design or caused by characteristics of worry itself, but are not interpreted as evidence that abnormalities in the brain's intrinsic connectivity associated with excessive worrying are absent. The results of this thesis may guide future research that could, for example, investigate whether and how the dynamic temporal interactions within and between the networks identified here differ depending on the severity of worry. The ALE results provide an a priori selection of brain regions for such studies. Increasing our understanding of the aberrations in brain networks that underlie excessive worry and the psychological functions that are impaired as a result will provide targets for improving therapeutic interventions.:Contents TABLES VIII FIGURES IX ABBREVIATIONS X ABSTRACT 1 1 THEORETICAL BACKGROUND 6 1.1 WORRY 6 1.1.1 DEFINITION, NATURE AND FUNCTION OF WORRY 6 1.1.2 THE WORRY CONTINUUM – NORMAL VERSUS MALADAPTIVE WORRY 7 1.1.3 THE DELETERIOUS EFFECTS OF EXCESSIVE WORRY 8 1.1.4 THEORETICAL MODELS OF EXCESSIVE WORRY 11 1.2 FUNCTIONAL BRAIN NETWORKS AND EXCESSIVE WORRY 18 1.2.1 A SYSTEMS NEUROSCIENCE VIEW OF EXCESSIVE WORRY 18 1.2.2 EMPIRICAL EVIDENCE: FMRI STUDIES ON EXCESSIVE WORRY 20 1.3 RESEARCH QUESTION 32 2 STUDY I: A QUANTITATIVE META-ANALYSIS OF FMRI STUDIES INVESTIGATING EMOTIONAL PROCESSING IN EXCESSIVE WORRIERS: APPLICATION OF ACTIVATION LIKELIHOOD ESTIMATION ANALYSIS 35 2.1 ABSTRACT 36 2.2 INTRODUCTION 37 2.3 METHODS 40 2.3.1 LITERATURE SEARCH AND STUDY SELECTION 40 2.3.2 ACTIVATION LIKELIHOOD ESTIMATION 46 2.3.3 META-ANALYTIC CONNECTIVITY MODELING 47 2.3.4 ANALYSIS OF BEHAVIORAL DOMAIN PROFILES 47 2.4 RESULTS 48 2.4.1 SIGNIFICANT ALE CLUSTERS 48 2.4.2 FUNCTIONAL CONNECTIVITY OF THE DERIVED ALE-CLUSTER – MACM-ANALYSIS 51 2.4.3 FUNCTIONAL CHARACTERIZATION OF THE DERIVED ALE-CLUSTER – BEHAVIORAL ANALYSIS 54 2.5 DISCUSSION 55 2.6 CONCLUSION 59 2.7 SUPPLEMENTARY MATERIAL STUDY I: LISTING OF ALE CLUSTERS SIGNIFICANT AT P < 0.001 UNCORRECTED, CLUSTER SIZE > 100MM3 60 3 STUDY II: HIGH AND LOW WORRIERS DO NOT DIFFER IN UNSTIMULATED RESTING-STATE BRAIN CONNECTIVITY 61 3.1 ABSTRACT 62 3.2 INTRODUCTION 63 3.3 MATERIALS AND METHODS 65 3.3.1 PARTICIPANTS AND PROCEDURE 65 3.3.2 FMRI DATA ACQUISITION 66 3.3.3 SELF-REPORT ASSESSMENTS AND STATE WORRY ASSESSMENT 66 3.3.4 STATISTICAL ANALYSES 67 3.4 RESULTS 69 3.4.1 SELF-REPORT MEASURES 69 3.4.2 FMRI RESULTS 72 3.5 DISCUSSION 72 3.6 CONCLUSION 75 3.7 SUPPLEMENTARY MATERIAL STUDY II: STATE WORRY ASSESSMENT 75 4 GENERAL DISCUSSION 76 4.1 CONVERGENT ABERRANT FUNCTION IN THE MFG-IFG-INSULA-CLUSTER 76 4.2 META-ANALYTIC FUNCTIONAL CHARACTERIZATION AND CONNECTIVITY MAPPING OF THE MFG-IFG-INSULA CLUSTER 82 4.3 NO RESTING-STATE FUNCTIONAL CONNECTIVITY DIFFERENCES BETWEEN HW AND LW 84 4.4 STRENGTHS AND LIMITATIONS 87 4.5 FUTURE DIRECTIONS 90 4.6 CONCLUSION 91 REFERENCES 92 APPENDIX: DECLARATION OF HONOUR / EIGENSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG 131

In der beruflichen Bildung stellt sich in besonderer Weise die Frage nach dem Verhältnis der idealtypischen Lernorte Betrieb und Berufsschule. Obwohl dieser Duplizität der Lernorte offenbar eine besondere bildende Kraft innewohnt, reichen die Forderungen, diese Zweiheit zu gestalten von der radikalen Trennung bis hin zur vollständigen Abstimmung der jeweiligen Aktivitäten von Lehren und Lernen. Richtigerweise wurden von Tenberg, Aprea und Pittich (2012) in einem grundlegenden Positionspapier diese instrumentellen Vorschläge als empirisch gehaltlos kritisiert. Zwischenzeitlich gibt es eine nähere Untersuchung der faktischen Verhältnisse. Dafür wurde an der TU Chemnitz im Rahmen der von eben diesen Autoren federführend lancierten europäischen ConVet-Studie zunächst eine Dokumentenanalyse durchgeführt. Dieses wurde um eine Befragung von Auszubildenden/ Schülerinnen und Schülern sowie von deren Ausbildern und Lehrkräften erweitert. Als ein erster wesentlicher Hinweis ist diesen Untersuchungen zu entnehmen, dass die eine Konnektivität höherer Ordnung bzw. eine abgeschwächte Hypothese der Komplementarität Anspruch auf Gültigkeit besitzen könnten. Die Dokumentenstudie und die Pilotbefragung sollen Grundlage für weitere Studien quantitativer Ausrichtung sein, die einen quantitativ deutlich weitergesteckten Probandenrahmen umfassen sollen.:1 Problemaufriss: Duale Ausbildung und Lernortkonnektivität 3 2 Zu den Theoriekonstrukten Konnektivität und Komplementarität 4 2.1 Aspekte einer differenzierten Konnektivität zwischen den Lernorten 4 2.2 Faktische Aspekte einer organisierten Verbindung durch Kooperation 6 2.3 Kooperation als Versuch der Stärkung einer Verbindung der Lernorte 8 2.4 Komplementarität als Versuch der Erklärung des Lernens an zwei Lernorten 9 3 Zur Methodologie des Forschungsansatzes 10 3.1 Methodisches Vorgehen in der Forschungsgruppe 11 3.2 Methodisches Vorgehen in der vorliegenden Studie 12 3.3 Ergebnisse der Inhaltsanalyse und ihre Interpretation 15 3.3.1 Verbindungen zwischen schulischem und betrieblichem Lernen 16 3.3.2 Aufgaben der Akteure der beruflichen Bildung 17 3.3.3 Instrumente zur Unterstützung von Konnektivität 18 4 Zusammenfassung und Ausblick 21 Literatur 23 Anhang 1: Konstanzer Protokoll (Auszug) 25 Anhang 2: Fragebogen mit Leitfragen zur Pilotstudie 26

Während wir Konversationen führen, senden wir akustische Signale, die nicht nur den Inhalt des Gesprächs betreffen, sondern auch eine Fülle an Informationen über den Sprecher liefern. Traditionellerweise wurden Sprachverständnis und Sprechererkennung als zwei voneinander unabhängige Prozesse betrachtet. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch eine Integration in der Verarbeitung von Sprach- und Sprecher-Information. In dieser Dissertation liefere ich weitere empirische Evidenz dafür, dass Prozesse des Sprachverstehens und der Sprechererkennung auf neuronaler und behavioraler Ebene miteinander interagieren. In Studie 1 präsentiere ich die Ergebnisse eines Experiments, das funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) nutzte, um die neuronalen Grundlagen des Sprachverstehens unter wechselnden Sprecherbedingungen zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Studie deuten auf einen neuronalen Mechanismus hin, der funktionelle Interaktionen zwischen sprach- und sprecher-sensitiven Arealen der linken und rechten Hirnhälfte nutzt, um das korrekte Verstehen von Sprache im Kontext von Sprecherwechseln zu gewährleisten. Dieser Mechanismus impliziert, dass die Sprachverarbeitung, einschließlich des Erkennens von linguistischer Prosodie, vornehmlich von Arealen der linken Hemisphäre unterstützt wird. In Studie 2 präsentiere ich zwei fMRT-Experimente, die die hemisphärische Lateralisierung der Erkennung von linguistischer Prosodie im Vergleich zur Erkennung der Sprachmitteilung respektive der Sprecheridentität untersuchten. Die Ergebnisse zeigten eine deutliche Beteiligung von Arealen in der linken Hirnhälfte, wenn linguistische Prosodie mit Sprecheridentität verglichen wurde. Studie 3 untersuchte, unter welchen Bedingungen Hörer von vorheriger Bekanntheit mit einem Sprecher profitieren. Die Ergebnisse legen nahe, dass Hörer akustische Sprecher-Information implizit während einer Sprach-Aufgabe lernen und dass sie diese Information nutzen, um ihr Sprachverständnis zu verbessern. / During natural conversation, we send rich acoustic signals that do not only determine the content of conversation but also provide a wealth of information about the person speaking. Traditionally, the question of how we understand speech has been studied separately from the question of how we recognize the person speaking either implicitly or explicitly assuming that speech and speaker recognition are two independent processes. Recent studies, however, suggest integration in the processing of speech and speaker information. In this thesis, I provide further empirical evidence that processes involved in the analysis of speech and speaker information interact on the neural and behavioral level. In Study 1, I present data from an experiment which used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate the neural basis for speech recognition under varying speaker conditions. The results of this study suggest a neural mechanism that exploits functional interactions between speech- and speaker-sensitive areas in left and right hemispheres to allow for robust speech recognition in the context of speaker variations. This mechanism assumes that speech recognition, including the recognition of linguistic prosody, predominantly involves areas in the left hemisphere. In Study 2, I present two fMRI experiments that investigated the hemispheric lateralization of linguistic prosody recognition in comparison to the recognition of the speech message and speaker identity, respectively. The results showed a clear left-lateralization when recognition of linguistic prosody was compared to speaker recognition. Study 3 investigated under which conditions listeners benefit from prior exposure to a speaker''s voice in speech recognition. The results suggest that listeners implicitly learn acoustic speaker information during a speech task and use such information to improve comprehension of speech in noise.

Prior evidence suggests that sensorimotor regions play a crucial role in habit formation. Yet, whether and how their global functional network properties might contribute to a more comprehensive characterization of habit formation still remains unclear. Capitalizing on advances in Elastic Net regression and predictive modeling, we examined whether learning-related functional connectivity alterations distributed across the whole brain could predict individual habit strength. Using the leave-one-subject-out cross-validation strategy, we found that the habit strength score of the novel unseen subjects could be successfully predicted. We further characterized the contribution of both, individual large-scale networks and individual brain regions by calculating their predictive weights. This highlighted the pivotal role of functional connectivity changes involving the sensorimotor network and the cingulo–opercular network in subject-specific habit strength prediction. These results contribute to the understanding the neural basis of human habit formation by demonstrating the importance of global functional network properties especially also for predicting the observable behavioral expression of habits.

Pathologisches Glücksspiel (PG) ist eine psychiatrische Erkrankung, die gerade erst im DSM-5 der gleichen Kategorie wie substanzgebundene Suchterkrankungen zugeordnet wurde. Bildgebungsstudien zu Substanzabhängigkeit beobachteten funktionelle und strukturelle Veränderungen im präfrontalen Kortex (PFC) und mesolimbischen Belohnungssystem (d.h. Striatum). Für PG wurden ähnliche Veränderungen berichtet; jedoch gibt es kaum Studien, die sich mit verschiedenen Aspekten funktioneller und struktureller Korrelate in diesen Regionen beschäftigen. Diese Arbeit untersuchte PG Patienten, alkoholabhängige (AD) Patienten und Kontrollpersonen (HC) mit Magnetresonanztomografie. In Analyse I wurden funktionelle Gehirndaten während der Belohnungsaufgabe zwischen den drei Gruppen verglichen. In Analyse II wurde das Volumen grauer Substanz mit voxelbasierter Morphometrie und in Analyse III die intrinsische Gehirnaktivität mit einer seedbasierten funktionellen Konnektivitätsanalyse von PG Patienten und HC ausgewertet. Die Analysen ergaben veränderte Aktivierungen in frontostriatalen Arealen während der Verarbeitung von Verlustvermeidung für PG Patienten im Vergleich zu HC. PG Patienten unterschieden sich dabei in ihrer Aktivierung von AD Patienten während der Antizipation von Geldverlust. Weiterhin zeigten PG Patienten erhöhte Volumina grauer Substanz und eine erhöhte funktionelle Konnektivität in frontostriatalen Arealen im Vergleich zu HC. Die Ergebnisse liefern weitere Hinweise für eine veränderte Belohnungsverarbeitung in PG und betonen die Bedeutung der Verlustvermeidungsverarbeitung. Die Volumenveränderungen im und die erhöhte Konnektivität zwischen dem PFC and Belohnungssystem deuten auf eine veränderte Interaktion zwischen diesen Regionen hin. Da solche Veränderungen in kortikostriatalen Systemen Ähnlichkeiten zu denen in Substanzabhängigkeiten aufweisen, unterstützen die Ergebnisse die neue Klassifikation des PG im DSM-5. / Pathological gambling (PG) is a psychiatric disorder newly classified under the same category as substance use disorders in the DSM-5. Neuroimaging studies on substance-related addictions reported functional and structural changes in the prefrontal cortex (PFC) and the mesolimbic reward system (i.e., striatum). For PG, findings are not that extensive, but also demonstrate altered reward processing and prefrontal function. However, there is a lack of studies focusing on different aspects of functional and structural correlates within these areas in PG. This thesis investigated PG patients, alcohol dependent (AD) patients and healthy controls with magnetic resonance imaging (MRI). In analysis I, functional brain data of a reward paradigm was compared between the three groups. In analysis II, local gray matter volume of PG patients and controls was processed via voxel-based morphometry. Resting-state data of PG patients and controls was analyzed via seed-based functional connectivity in analysis III. Results revealed altered brain responses in fronto-striatal areas during loss avoidance processing in PG patients as compared to controls. Importantly, PG patients differed in their brain responses from AD patients during the prospect of monetary loss. Moreover, PG patients showed an increase in local gray matter volume and functional connectivity in frontal-striatal areas as compared to controls. Our results add further evidence for an altered reward processing in PG and underline the importance of loss avoidance processing. Moreover, our findings of volumetric alterations within and increased connectivity between PFC and reward system, suggest an altered interaction between these brain regions. Since such alterations in cortico-striatal circuits resemble those reported for substance-related addictions, our findings support the new classification of PG in the DSM-5.