The organization of the cerebral cortex into distinct modules may be described along several dimensions, most importantly, structure, connectivity and function. Identification of cortical modules by differences in whole-brain connectivity profiles derived from diffusion tensor imaging or resting state correlations has already been shown. These approaches, however, carry no task-related information. Hence, inference on the functional relevance of the ensuing parcellation remains tentative. Here, we demonstrate, that Meta-Analytic Connectivity Modeling (MACM) allows the delineation of cortical modules based on their whole-brain co-activation pattern across databased neuroimaging results. Using a model free approach, two regions of the medial pre-motor cortex, SMA and pre-SMA were differentiated solely based on their functional connectivity. Assessing the behavioral domain and paradigm class meta-data of the experiments associated with the clusters derived from the co-activation based parcellation moreover allows the identification of their functional characteristics. The ensuing hypotheses about functional differentiation and distinct functional connectivity between pre-SMA and SMA were then explicitly tested and confirmed in independent datasets using functional and resting state fMRI. Co-activation based parcellation thus provides a new perspective for identifying modules of functional connectivity and linking them to functional properties, hereby generating new and subsequently testable hypotheses about the organization of cortical modules.

Contrary to most other sensory systems, no consensus has been reached within the scientific community about the exact locations and functions of human cortical areas processing vestibular information. Metaanalytical modelling using activation likelihood estimation (ALE) for the integration of neuroimaging results has already been successfully applied to several distinct tasks, thereby revealing the cortical localization of cognitive functions. We used the same algorithm and technique with all available and suitable PET and fMRI studies employing a vestibular stimulus. Most consistently across 28 experiments vestibular stimuli evoked activity in the right hemispheric parietal opercular area OP 2 implicating it as the core region for vestibular processing. Furthermore, we took our primary results as a seeding point and fed them into a functional connectivity analysis based on resting-state oscillations in 100 healthy subjects. This subsequent calculation confirmed direct connections of the area OP 2 with every other region found in the meta-analysis, in particular temporo-parietal regions, premotor cortex, and the midcingulate gyrus. Thus revealing a joint vestibular network in accordance with a concept from animal literature termed the inner vestibular circle. Moreover, there was also a significant vestibular connectivity overlap with frontal but not parietal cortical centres responsible for the generation of saccadic eye movements, likely to be involved in nystagmus fast phase generation. This was shown in an additional ocular motor meta-analysis. We conclude that the cytoarchitectonic area OP 2 in the parietal operculum, embedded in a joint vestibular network, should be the primary candidate for the human vestibular cortex. This area may represent the human homologue to the vestibular area PIVC as proposed by Guldin and Grüsser in non-human primates.

The dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) has consistently been implicated in cognitive control of motor behavior. There is, however, considerable variability in the exact location and extension of these activations across functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiments. This poses the question of whether this variability reflects sampling error and spatial uncertainty in fMRI experiments or structural and functional heterogeneity of this region. This study shows that the right DLPFC as observed in 4 different experiments tapping executive action control may be subdivided into 2 distinct subregions-an anterior-ventral and a posterior-dorsal one -based on their whole-brain co-activation patterns across neuroimaging studies. Investigation of task-dependent and task-independent connectivity revealed both clusters to be involved in distinct neural networks. The posterior subregion showed increased connectivity with bilateral intraparietal sulci, whereas the anterior subregion showed increased connectivity with the anterior cingulate cortex. Functional characterization with quantitative forward and reverse inferences revealed the anterior network to be more strongly associated with attention and action inhibition processes, whereas the posterior network was more strongly related to action execution and working memory. The present data provide evidence that cognitive action control in the right DLPFC may rely on differentiable neural networks and cognitive functions.

The right temporo-parietal junction (RTPJ) is consistently implicated in two cognitive domains, attention and social cognitions. We conducted multi-modal connectivity-based parcellation to investigate potentially separate functional modules within RTPJ implementing this cognitive dualism. Both task-constrained meta-analytic coactivation mapping and task-free resting-state connectivity analysis independently identified two distinct clusters within RTPJ, subsequently characterized by network mapping and functional forward/reverse inference. Coactivation mapping and resting-state correlations revealed that the anterior cluster increased neural activity concomitantly with a midcingulate–motor–insular network, functionally associated with attention, and decreased neural activity concomitantly with a parietal network, functionally associated with social cognition and memory retrieval. The posterior cluster showed the exact opposite association pattern. Our data thus suggest that RTPJ links two antagonistic brain networks processing external versus internal information.