Affective neuroscience studies brain activity underlying emotion processing with the help of a variety of different fMRI paradigms that present subjects with emotionally valanced stimuli. It is known that the precise characteristics of fMRI tasks can have a substantial influence on the activation elicited by a paradigm, however, paradigms are currently used interchangeably and direct comparisons of tasks are scarce. This bears a potential for optimization in the planning of future studies that is not currently used. This dissertation undertook a direct comparison of four common emotion processing tasks based on the same analysis pipeline to elucidate which tasks are best suited for the study of which brain regions. Studied here are a working memory task using emotional words (EMO-BACK task) and implicit processing tasks of emotional face stimuli (FACES task) and pictures of emotional scenes (OASIS and IAPS task). Blood oxygen level dependent (BOLD-) MRI data from these tasks were collected in three samples of healthy male adults (each n= 15). The tasks were compared regarding the activation they elicited in four regions of interest, that are central to emotion processing, namely the amygdala, anterior insula, dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) and pregenual anterior cingulate cortex (pgACC). For two tasks (FACES and OASIS) where data were available from the same sample correlation analyses were conducted to investigate whether activation between the tasks was systematically related. In the EMOBACK task significant deactivation in the pgACC and significant activation in the right dlPFC and bilateral anterior insula was found, while the FACES task elicited activation selectively in the bilateral amygdala. The IAPS and OASIS task both recruited the bilateral an-terior insula and amygdala. While the activation pattern of these two tasks was similar there was greater variability in activation in response to the IAPS task. The amygdala activation elic-ited by OASIS and FACES task was not significantly correlated. This dissertation concludes that the different tasks should not be seen as interchangeable proxies for emotion processing but can rather be employed strategically in future affective neu-roimaging studies depending on the parts of the emotion processing brain network, they are interested in.
Die affektiven Neurowissenschaften setzen zur Erforschung der neuronalen Grundlagen von Emotionsverarbeitung verschiedene fMRT-Aufgaben ein, bei denen den Versuchteil-nehmer:innen emotionale Stimuli gezeigt werden. Obwohl bereits bekannt ist, dass die spezifischen Eigenschaften von fMRT-Aufgaben einen substanziellen Effekt darauf haben können, welche Gehirnaktivierungen durch die Aufgabe ausgelöst werden, werden die Aufgaben gegenwärtig oft miteinander gleichgesetzt und direkte Vergleiche der Aufgaben sind selten. Das darin liegende Potential, Studiendesigns durch bewusste Auswahl der fMRT-Aufgabe zu optimieren, wird so meist vertan. Diese Dissertation hat einen direkten Vergleich von vier häufig genutzten fMRT-Aufgaben zur Emotionsverarbeitung auf Grundlage der gleichen Analysepipeline durchgeführt, um zu unter suchen, welche Aufgabe am besten geeignet ist, um welche Gehirnregion zu untersuchen. Diese waren eine Arbeitsgedächtnisaufgabe mit emotionalen Wörtern (EMOBACK-Aufgabe), und drei Aufgaben mit impliziter Verarbeitung von entweder emotionalen Gesichtsausdrücken (FACES-Aufgabe) oder Fotos emotionalen Szenen (OASIS und IAPS-Aufgabe). Von drei Stichproben (je n=15) wurden blutsauerstoff-abhängige MRT-Daten gesammelt, während diese Aufgaben bearbeitet wurden. Verglichen wurden die Aktivierungen in vier regions of interest, die zentral für die Emotionsverarbeitung im Gehirn sind: in der Amygdala, der anterioren Insula, dem dorsolateralen präfrontalen Kortex (dlPFC) und dem pregenualen anterioren zingulären Kortex (pgACC). Für die FACES- und OASIS-Aufgaben, bei denen die Daten aus der gleichen Stichprobe stammten, wurden Korrelationsanalysen durchgeführt, um zu untersuchen, ob die Aktivierungen, die durch die beiden Aufgaben ausgelöst wurden, systematisch zusammenhängen. Die EMOBACK-Aufgabe hat eine signifikante Deaktivierung im pgACC ausgelöst, sowie Aktivierungen im rechten dlPFC und in der bilateralen anterioren Insula. Im Gegensatz dazu hat die FACES-Aufgabe selektiv in der bilateralen Amygdala Aktivierungen ausgelöst. Die IAPS und OASIS-Aufgabe haben beide zu Aktivierungen in der bilateralen anterioren Insula und Amygdala geführt. Obwohl die Aktivierungsmuster in diesen beiden Aufgaben ähnlich waren, gab es größere Varianz der Aktivierungen in der IAPS-Aufgabe. Die Amygdala-Aktivierungen, die durch die FACES- und OASIS-Aufgabe ausgelöst wurden, waren nicht signifikant korreliert. Diese Dissertation schlussfolgert, dass die verschiedenen fMRT-Aufgaben nicht bedingungs los austauschbar sind. Stattdessen könnten sie in zukünftigen affektiven fMRT-Studien strategisch eingesetzt werden, abhängig davon auf welchen Gehirnregionen das konkrete Forschungsinteresse liegt.
