Dokument: Brain–behaviour relationships and individual variability in cognitive and emotional processing

Titel:	Brain–behaviour relationships and individual variability in cognitive and emotional processing
Weiterer Titel:	Gehirn-Verhalten-Beziehungen und individuelle Variabilität kognitiver und emotionaler Prozesse
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=71000
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20251016-110218-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kraljevic, Nevena [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 841,2 KB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 15.10.2025 / geändert 15.10.2025
Stichwörter:	Cognition; Emotion; Brain-Behaviour Relationship; Genetics; Prediction
Dewey Dezimal-Klassifikation:	100 Philosophie und Psychologie » 150 Psychologie
Beschreibungen:	Human experience and behaviour is subject to multiple different mental processes, which can be separated into cognitive and socio-affective processes. Many studies investigate how experience and behaviour is linked to brain structure and function, and also how much influence can be attributed to our genetic makeup. However, little is known about how behavioural domains are subject to different influencing factors of inter-individual differences of the brain. In particular, how overlapping genetic influences exhibit in brain structure and which influence different functional task states drive in predictability of individual behaviour. Therefore, in my dissertation I investigated the phenotypic and genetic correlations of cognitive and affective traits and brain structure (cortical thickness, surface area and subcortical volumes; study 1). I further examined to what extent the correspondence of functional network priors and task states with behavioural target domains influenced the predictability of individual performance in cognitive, social, and affective tasks (study 2). Using phenotypic correlation and heritability-analysis the first study investigated heritability and genes as influencing factors on inter-individual differences of the brain. Cognition revealed several associations with brain morphology, while trait affect revealed only few significant correlations with subcortical volumes and local cortical thickness, where it overlaps in left superior frontal cortex with cognition. Decomposing the phenotypic association into genetic and environmental components, revealed that the associations were accounted for by shared genetic effects between the traits. Using functional correlation and predictability of task states and network priors the second study investigated state- and network-specificity as influencing factors on brain–behaviour relationships, by predicting individual performance in cognitive, social, and affective tasks. Predictions from whole-brain FC were slightly better than those from FC in task-specific networks, and a slight benefit of predictions based on FC from task versus resting state was observed for performance in the cognitive domain. With my dissertation I provide an integrative model of how cognition and affect relate to the human brain. By combining insights from structural anatomy, heritability modelling, and functional connectivity-based prediction, my results reveal that these traditionally distinct domains share common neural substrates. The superior frontal cortex has been identified as a heritable anatomical hub for both cognitive and affective traits. However, multivariate FC patterns during both task and resting states carried only moderate predictability of individual performance levels of cognition and socio-affective processes, manifesting nevertheless the influence of brain state and network dynamics in shaping individual behaviour. In sum, with these studies I replicated previous findings, but also extended insights into the interplay of cognitive and socio-affective processes with brain–behaviour relationships, and how different factors influence inter-individual differences in the brain. Menschliches Erleben und Verhalten unterliegt vielen verschiedenen mentalen Prozessen, die in kognitive und sozio-affektive Prozesse unterteilt werden können. In vielen Studien wird untersucht, wie Erleben und Verhalten mit der Struktur und Funktion des Gehirns zusammenhängen und welchen Einfluss genetischen Veranlagung spielen. Es ist jedoch nur wenig darüber bekannt, wie unterschiedliches Verhalten den verschiedenen Einflussfaktoren interindividueller Unterschiede des Gehirns unterliegt. Insbesondere, wie sich überlappende genetische Einflüsse in der Gehirnstruktur zeigen und welchen Einfluss verschiedene funktionelle Aufgaben auf die Vorhersagbarkeit des individuellen Verhaltens haben. In meiner Dissertation untersuchte ich daher die phänotypischen und genetischen Korrelationen von kognitiven und affektiven Merkmalen und der Hirnstruktur (kortikale Dicke, Fläche und subkortikale Volumina; Studie 1). Darüber hinaus habe ich untersucht, inwieweit die Übereinstimmung von funktionellen Netzwerken und Aufgabenzuständen die Vorhersagbarkeit der individuellen Leistung bei kognitiven, sozialen und affektiven Aufgaben beeinflusst (Studie 2). Mit Hilfe phänotypischer Korrelationen und Heritabilitätsanalysen untersuchte die erste Studie die Heritabilität und Gene als Einflussfaktoren auf interindividuelle Unterschiede des Gehirns. Kognitive Prozesse zeigten mehrere Assoziationen mit Hirnstruktur, während Affekt nur wenige signifikante Korrelationen mit den subkortikalen Volumina und der lokalen kortikalen Dicke aufwies, wobei es im linken superioren frontalen Kortex Übereinstimmungen mit Kognition gab. Die Analyse der phänotypischen Assoziation in genetische und umweltbedingte Komponenten ergab, dass die Assoziationen durch gemeinsame genetische Effekte zwischen den Domänen erklärt werden konnten. Mit Hilfe der funktionellen Korrelation (functional connectivity; FC) und der Prädiktion von Aufgabenzuständen und Netzwerken untersuchte die zweite Studie die Zustands- und Netzwerkspezifität als Einflussfaktoren auf die Beziehungen zwischen Gehirn und Verhalten, indem sie die individuelle Leistung bei kognitiven, sozialen und affektiven Aufgaben vorhersagte. Die Vorhersagen aus der FC des gesamten Gehirns waren etwas besser als die aus der FC in aufgabenspezifischen Netzwerken. Für die Leistung im kognitiven Bereich wurde ein leichter Vorteil der Vorhersagen auf der Grundlage der FC aus dem Aufgaben- gegenüber dem Ruhezustand festgestellt. In meiner Dissertation stelle ich ein integratives Modell vor, wie Kognition und Affekt mit dem menschlichen Gehirn zusammenhängen. Durch die Kombination von Erkenntnissen aus der strukturellen Anatomie, der Modellierung der Vererbbarkeit und der auf FC basierenden Vorhersage zeigen meine Ergebnisse, dass diese traditionell unterschiedlichen Bereiche gemeinsame neuronale Substrate aufweisen. Der superiore frontale Kortex wurde als vererbbarer anatomischer Knotenpunkt sowohl für kognitive als auch für affektive Merkmale identifiziert. Die multivariaten FC-Muster sowohl im Aufgaben- als auch im Ruhezustand zeigten jedoch nur eine mäßige Vorhersagbarkeit des individuellen Leistungsniveaus bei kognitiven und sozio-affektiven Prozessen, was den Einfluss des Hirnzustands und der Netzwerkdynamik auf die Gestaltung des individuellen Verhaltens deutlich macht. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ich mit diesen Studien nicht nur frühere Ergebnisse replizieren konnte, sondern um Erkenntnisse über das Zusammenspiel von kognitiven und sozio-affektiven Prozessen mit Gehirn-Verhaltens-Beziehungen erweitern konnte und darüber, wie verschiedene Faktoren interindividuelle Unterschiede im Gehirn beeinflussen.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Psychologie » Experimentelle Biologische Psychologie
Dokument erstellt am:	16.10.2025
Dateien geändert am:	16.10.2025
Promotionsantrag am:	12.06.2025
Datum der Promotion:	06.10.2025