Social integration is a major resilience factor for staying healthy. However, the COVID-19-pandemic led to unprecedented restrictions in social life. The consequences of these social lockdowns on momentary well-being are yet not fully understood. We investigated the affective benefit from social interactions in a longitudinal birth cohort. We used two real-time, real-life ecological momentary assessments once before and once during the initial lockdown of the pandemic (N = 70 participants; n~6800 observations) capturing the protective role of social interactions on well-being. Moreover, we used a multimethod approach to analyze ecological assessment data with individual risk and resilience factors, which are promising moderators in the relationship of social behavior, stress reactivity, and affective states (i.e., amygdala volume, neuroticism, polygenic risk for schizophrenia). Social contacts were linked to higher positive affect both during normal times and during the COVID-19-pandemic (beta coefficient = 0.1035), highlighting the beneficial role of social embedding. Interestingly, this relationship was differentially moderated by individual risk and resilience factors. In detail, participants with a larger left amygdala volume (beta coefficient = -0.0793) and higher neuroticism (beta coefficient = -0.0958) exhibited an affective benefit from more social interactions prior to the pandemic. This pattern changed during the pandemic with participants with smaller amygdala volumes and lower neurotic traits showing an affective gain during the pandemic. Moreover, participants with low genetic risk for schizophrenia showed an affective benefit (beta coefficient = -0.0528) from social interactions irrespective of the time point. Our results highlight the protective role of social integration on momentary well-being. Thereby, we offer new insights into how this relationship is differently affected by a person's neurobiology, personality, and genes under adverse circumstances.

Abstract Objective Maladaptive aggression, as present in conduct disorder (CD) and, to a lesser extent, oppositional defiant disorder (ODD), has been associated with structural alterations in various brain regions, such as ventromedial prefrontal cortex (vmPFC), anterior cingulate cortex (ACC), amygdala, insula and ventral striatum. Although aggression can be subdivided into reactive and proactive subtypes, no neuroimaging studies have yet investigated if any structural brain alterations are associated with either of the subtypes specifically. Here we investigated this association in predefined regions of interest. Method T1-weighted magnetic resonance images were acquired from 158 children and adolescents with aggressive behavior (ODD/CD) and 96 controls in a multi-centre study. Aggression subtypes were assessed by questionnaires. Cortical volume and subcortical volumes and shape were determined using Freesurfer and the FMRIB integrated registration and segmentation tool. Associations between volumes and continuous measures of aggression were established using multilevel linear mixed effects models. Results In cases only proactive aggression was negatively associated with amygdala volume ( b =−11.82, p =0.05), while reactive aggression was negatively associated with insula volume ( b =−46.41, p =0.01). Classical group comparison showed that children and adolescents with aggressive behavior had smaller volumes than controls in (bilateral) ventral striatum ( p =0.003), ACC ( p =0.01), and vmPFC ( p =0.003) with modest effect sizes. Conclusions Aggression was associated with reduced volume in brain regions involved in decision making. Negative associations were found between reactive aggression and volumes in regions involved in threat responsivity and between proactive aggression and regions linked to empathy. This provides evidence for aggression subtype-specific alterations in brain structure.

Abstract Objective There is increasing evidence for altered resting state functional connectivity (rsFC) in adolescents with disruptive behavior. Despite considerable ongoing behavioral research suggesting also important differences relating to reactive and proactive aggression, the corresponding rsFC correlates have not been studied to date. We therefore examined associations between these aggression subtypes along with subdimensions of callous-unemotional (CU) traits and rsFC using predefined seeds in aggression-related salience network (SN) and default mode network (DMN). Method Aggression subtype-specific whole-brain rsFC of SN and DMN seeds was investigated in a resting state sequence (mean acquisition time = 8 min 25 sec) acquired from 207 children and adolescents of both sexes aged 8 - 18 years (mean age (SD) = 13.30 (2.60) years; range = 8.02 – 18.35) in a multi-center study. One hundred eighteen individuals exhibited disruptive behavior (conduct disorder/oppositional defiant disorder) with different levels of comorbid ADHD symptoms, 89 were healthy. Results Compared to healthy controls, cases demonstrated reduced DMN and – after controlling for ADHD scores – SN seed-based rsFC with left hemispheric frontal clusters. We found increased and distinct aggression-subtype specific rsFC patterns. Specifically, reactive and proactive aggression correlated with distinct SN and DMN seed-based rsFC patterns. CU dimensions led to different DMN and SN rsFC with clusters including frontal, parietal, and cingulate areas. Conclusions This first study investigating reactive and proactive aggression along with CU dimensions reveals new subtype-specific whole-brain rsFC patterns in brain regions linked to processes like emotion, empathy, moral, and cognitive control.

Abstract Background Early adverse experiences are assumed to affect fundamental processes of reward learning and decision-making. However, computational neuroimaging studies investigating these circuits are sparse and limited to studies that investigated adversities retrospectively in adolescent samples. Methods We used prospective data from a longitudinal birth cohort study (n=156, 87 females, mean age=32.2) to investigate neurocomputational components underlying reinforcement learning in an fMRI-based passive avoidance task. We applied a principal component analysis to capture common variation across seven prenatal and postnatal adversity measures. The resulting adversity factors (factor 1: postnatal psychosocial adversities and prenatal maternal smoking, factor 2: prenatal maternal stress and obstetric adversity, and factor 3: lower maternal stimulation) and single adversity measures were then linked to computational markers of reward learning (i.e. expected value, prediction errors) in the core reward network. Results Using the adversity factors, we found that adversities were linked to lower expected value representation in striatum, ventromedial prefrontal cortex (vmPFC) and anterior cingulate cortex (ACC). Expected value encoding in vmPFC further mediated the relationship between adversities and psychopathology. In terms of specific adversity effects, we found that obstetric adversity was associated with lower prediction error signaling in the vmPFC and ACC, whereas lower maternal stimulation was related to lower expected value encoding in the striatum, vmPFC, and ACC. Conclusions Our results suggested that adverse experiences have a long-term disruptive effect on reward learning in several important reward-related brain regions, which can be associated with non-optimal decision-making and thereby increase the vulnerability of developing psychopathology.

Neural variability, or variation in brain signals, facilitates dynamic brain responses to ongoing demands. This flexibility is important during development from childhood to young adulthood, a period characterized by rapid changes in experience. However, little is known about how variability in the engagement of recurring brain states changes during development. Such investigations would require the continuous assessment of multiple brain states concurrently. Here, we leverage a new computational framework to study state engagement variability (SEV) during development. A consistent pattern of SEV changing with age was identified across cross-sectional and longitudinal datasets (N>3000). SEV developmental trajectories stabilize around mid-adolescence, with timing varying by sex and brain state. SEV successfully predicts executive function (EF) in youths from an independent dataset. Worse EF is further linked to alterations in SEV development. These converging findings suggest SEV changes over development, allowing individuals to flexibly recruit various brain states to meet evolving needs.

To explore this, we conducted the largest structural MRI analysis to date (n=2094, including 1009 females), across three time points from the IMAGEN study, tracking region-specific brain volume trajectories from adolescence to early adulthood using a data-driven approach. Generally, experienced bullying showed increased subcortical volumes in the putamen (beta=0.12), caudate (beta=0.06), accumbens (beta=0.06), amygdala (beta=0.07), hippocampus (beta=0.06), paired with decreased cerebellar (beta=-0.10), entorhinal, (beta=-0.12), and insula (beta=-0.11) volumes. Females exhibited more volumetric changes in emotional processing areas whereas males had more changes in motor and sensory regions. These findings point to widespread associations between bullying victimization and brain development, offering a potential neurobiological framework to explain the emotional and behavioral difficulties observed. Importantly, this study emphasizes the need for a sex-sensitive approach in future research and interventions related to bullying.

Abstract Background: Social integration is a major resilience factor for staying healthy. However, the COVID-19-pandemic led to unprecedented restrictions in social life. The consequences of these social lockdowns on momentary well-being are yet not fully understood. Method: We investigated the individual affective benefit from social interactions in a longitudinal birth cohort study. We used two real-time, real-life ecological momentary assessments once before and once during the initial lockdown of the pandemic (N~6800 total observations) to determine the protective role of social interactions on well-being. Moreover, we used a multimethod approach combining the ecological assessment data with individual risk and resilience factors to analyze the moderating mechanisms of personality, neurobiology and genes. Results: Social contacts were linked to higher positive affect both during normal times and during the COVID-19 pandemic, highlighting the beneficial role of social embedding. Moreover, this relationship was moderated by amygdala volume, neuroticism and polygenic risk for schizophrenia. In detail, participants with a larger left amygdala volume and higher trait neuroticism exhibited an affective benefit from more social interactions prior to the pandemic. This pattern changed during the pandemic with participants with smaller amygdala volumes and lower neurotic traits showing a social affective gain during the pandemic. Moreover, participants with low genetic risk for schizophrenia showed an affective benefit from social interactions irrespective of the time point. Conclusion: Our results highlight the protective role of social integration on momentary well-being. Thereby, we offer new insights into how this relationship is differently affected by a person’s, neurobiology, personality, and genes under adverse circumstances.

Abstract Background Disruptive behavior in children and adolescents can manifest itself in reactive (RA) and proactive (PA) aggression and is modulated by callous-unemotional (CU) traits and comorbidity. Research on aggression subtype-specific neural correlates is limited and the role of comorbid symptoms largely neglected. Methods The current multi-center study extended previous efforts by investigating unrestricted resting state functional connectivity (rsFC) alterations. The large sample (n = 207) of children and adolescents aged 8 – 18 years (mean age = 13.30 ± 2.60 years) included 118 cases with disruptive behavior (80 diagnosed with Oppositional Defiant Disorder and/or Conduct Disorder) and 89 controls. Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) and anxiety symptoms were added as covariates. We measured changes in global and local voxel-to-voxel rsFC using functional magnetic resonance imaging at 3T (mean acquisition time = 8 min 25 sec). Results Compared to controls, cases demonstrated altered rsFC including frontal areas when anxiety but not ADHD symptoms were considered. Within cases, RA and PA scores related to changes in global and local rsFC in central gyrus and precuneus previously linked to aggression-related impairments. CU trait severity correlated with global rsFC alterations including inferior and middle temporal gyrus implicated in empathy, emotion, and reward-related activity. Importantly, most observed aggression subtype-specific patterns could only be identified when ADHD and anxiety problems were also accounted for. Conclusions The current study clarifies that distinct though overlapping brain connectivity measures can disentangle differing manifestations of aggressive behavior. Moreover, our results highlight the importance of considering comorbid symptoms for detecting aggression-related rsFC alterations.

Substance use, including cigarettes and cannabis, is associated with poorer sustained attention in late adolescence and early adulthood. Previous studies were predominantly cross-sectional or under-powered and could not indicate if impairment in sustained attention was a predictor of substance use or a marker of the inclination to engage in such behavior. This study explored the relationship between sustained attention and substance use across a longitudinal span from ages 14 to 23 in over 1000 participants. Behaviors and brain connectivity associated with diminished sustained attention at age 14 predicted subsequent increases in cannabis and cigarette smoking, establishing sustained attention as a robust biomarker for vulnerability to substance use. Individual differences in network strength relevant to sustained attention were preserved across developmental stages and sustained attention networks generalized to participants in an external dataset. In summary, brain networks of sustained attention are robust, consistent, and able to predict aspects of later substance use.

Background: Autism Spectrum Disorder (henceforth autism) is a highly heterogeneous neurodevelopmental condition with few effective treatments for core and associated features. To make progress we need to both identify and validate neural markers that help to parse heterogeneity to tailor therapies to specific neurobiological profiles. Atypical hemispheric lateralization is a stable feature across studies in autism, however its potential of lateralization as a neural stratification marker has not been widely examined. Methods: In order to dissect heterogeneity in lateralization in autism, we used the large EU-AIMS Longitudinal European Autism Project dataset comprising 352 individuals with autism and 233 neurotypical (NT) controls as well as a replication dataset from ABIDE (513 autism, 691 NT) using a promising approach that moves beyond mean-group comparisons. We derived grey matter voxelwise laterality values for each subject and modelled individual deviations from the normative pattern of brain laterality across age using normative modeling. Results: Results showed that individuals with autism had highly individualized patterns of both extreme right- and leftward deviations, particularly in language-, motor- and visuospatial regions, associated with symptom severity. Language delay (LD) explained most variance in extreme rightward patterns, whereas core autism symptom severity explained most variance in extreme leftward patterns. Follow-up analyses showed that a stepwise pattern emerged with individuals with autism with LD showing more pronounced rightward deviations than autism individuals without LD. Conclusion: Our analyses corroborate the need for novel (dimensional) approaches to delineate the heterogeneous neuroanatomy in autism, and indicate atypical lateralization may constitute a neurophenotype for clinically meaningful stratification in autism.