Gedurende de laatste decennia heeft de snelle ontwikkeling van multi-modale en niet-invasieve hersenbeeldvorming technologieën een revolutie teweeg gebracht in de mogelijkheid om de structuur en functionaliteit van de hersens te bestuderen. Er is grote vooruitgang geboekt in het beoordelen van hersenschade door gebruik te maken van Magnetic Reconance Imaging (MRI), terwijl Elektroencefalografie (EEG) beschouwd wordt als de gouden standaard voor diagnose van neurologische afwijkingen. In deze thesis focussen we op de ontwikkeling van nieuwe technieken voor multi-modale beeldanalyse van het menselijke brein, waaronder MRI segmentatie en EEG bronlokalisatie. Hierdoor voegen we theorie en praktijk samen waarbij we focussen op twee medische applicaties: (1) automatische 3D MRI segmentatie van de volwassen hersens en (2) multi-modale EEG-MRI data analyse van de hersens van een pasgeborene met perinatale hersenschade. We besteden veel aandacht aan de verbetering en ontwikkeling van nieuwe methoden voor accurate en ruisrobuuste beeldsegmentatie, dewelke daarna succesvol gebruikt worden voor de segmentatie van hersens in MRI van zowel volwassen als pasgeborenen. Daarenboven ontwikkelden we een geïntegreerd multi-modaal methode voor de EEG bronlokalisatie in de hersenen van een pasgeborene. Deze lokalisatie wordt gebruikt voor de vergelijkende studie tussen een EEG aanval bij pasgeborenen en acute perinatale hersenletsels zichtbaar in MRI.