The human brain is a network of interconnected regions, both on an anatomical
and functional level. Although the brain´s intrinsic functional architecture
provides a crucial basis for our behavior, it is still incompletely
characterized. Using a multi-methodological approach across three studies, the
work presented in this thesis aimed to explore and characterize different
aspects of the brain´s intrinsic functional architecture, as measured with
resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI). Specifically,
study 1 investigated the relationship between amygdala resting-state
functional connectivity (rs-FC) within the face processing circuit and the
personality dimension of neuroticism, as well as how the 5-HTTLPR/rs25531
polymorphism impacts this relationship. Here, we provide first evidence that
variants of the 5-HTTLPR/rs25531 genotype and different levels of neuroticism
may be linked to rs-FC between amygdala and occipital face area, which, in
turn, may partly account for altered processing of negative facial emotions.
In the second study we explored the potential benefits of global signal
regression (GSR) as a crucial preprocessing step in rs-fMRI analyses for
unmasking ‘true’ inter-regional relationships in brain networks. Here we
provide initial evidence for the potential of amygdala rs-FC to segregate
face-sensitive areas within the fusiform gyrus when GSR is applied. This
illustrates how GSR might be used in rs-fMRI data analysis as a method to
segregate functionally distinct brain areas. Study 3 describes the development
of “GraphVar”, a user-friendly toolbox for comprehensive large-scale graph
theoretical analyses of brain networks, which facilitates future research on
complex brain networks and their topology. This toolbox will make graph
theoretical analysis methods readily available to a broad audience of brain
researchers, and has already been downloaded over 2000 times since its first
release.Das menschliche Gehirn besteht aus einem Netzwerk anatomisch und funktionell
verknüpfter Regionen. Obwohl die funktionelle Architektur dieses Netzwerkes
maßgebend unser Verhalten beeinflusst, ist sie noch zu großen Teilen
unerforscht. Mit Hilfe funktioneller Magnetresonanztomographie und Messungen
des Gehirns im Ruhezustand (rs-fMRI) versucht die vorliegende Arbeit durch
multimethodale Ansätze in drei Studien zur weiteren Charakterisierung seiner
funktionellen Architektur beizutragen. Studie 1 untersuchte zu diesem Zweck
den Zusammenhang zwischen funktionellen Verbindungen der Amygdala im
Gesichtserkennungsnetzwerk und der Persönlichkeitsdimension Neurotizismus
sowie des assoziierten Polymorphismus 5-HTTLPR/rs25531. Die Studie zeigte,
dass die Stärke der Verbindung von Amygdala zum okzipitalen Gesichtsfeld mit
Ausprägungen des 5-HTTLPR/rs25531 Genotyps und zugleich auch mit Ausprägung
der Persönlichkeitsdimension Neurotizismus variiert. Die Ergebnisse legen
nahe, dass die Variation dieser Verbindungsstärke grundlegend für
interindividuelle Unterschiede in der Verarbeitung von negativen
Gesichtsausdrücken sein könnte. Studie 2 untersuchte die Möglichkeit, durch
Herausfiltern des im Ruhezustand vorhandenen globalen Signals spontaner
neuronaler Fluktuationen aus den rs-fMRI Daten (GSR) die im Gehirn verankerten
„echten“ Netzwerkverbindungen regional zu spezifizieren. Die gewonnenen
Ergebnisse zeigen, dass die funktionellen Verbindungen der Amygdala im
Gesichtserkennungsnetzwerk durch das Herausfiltern dieses Signals direkt den
Gesichtserkennungsregionen im Gyrus Fusiformis zugeordnet werden können. Diese
Resultate deuten darauf hin, dass GSR in rs-fMRI Daten auch in anderen Teilen
des Gehirns genutzt werden könnte, um Regionen unterschiedlicher
Funktionalität voneinander abzugrenzen. Studie 3 diente der Entwicklung von
„GraphVar“, einem benutzerfreundlichen Computerprogramm zur umfassenden
Analyse von Gehirnnetzwerken und deren Topologie. Dieses Programm wurde mit
der Hoffnung entwickelt, verschiedene Netzwerkanalysemethoden und deren
Anwendung für eine große Zahl von Hirnforschern zugänglicher zu gestalten, und
zählt seit seiner Veröffentlichung bereits über 2000 Downloads
