大脑中的一些脑区扮演着支持脑网络功能整合的核心角色，被称为网络的核心节点。考虑到核心节点在功能上的重要性，我们自然会问，这些核心节点在发育的过程中是怎样产生的，他们怎样塑造了逐渐成熟的大脑功能。本文回顾了结构网络和功能网络中的核心节点在出生前、婴儿期、儿童期和青少年期的发育进程。目前的证据显示，大脑结构网络的核心节点是在出生前形成的，并且在发育过程中显示出一致的空间拓扑结构，但是经历了一个漫长的巩固时期，直到青少年晚期。相比之下，大脑功能网络的核心节点显示出更多变的拓扑结构，在早期发育过程中主要位于初级皮质区，直到儿童后期移动到联合区域。这些发现表明，尽管核心节点的基本解剖结构可能很早就形成了，这些区域在功能上的活跃性和整合能力在产后经历了很长的发育成熟过程。然而也不是所有的证据都支持这一点。我们考虑了导致这种不一致性的可能的方法学因素，以及它们中值得强调的部分，以促进针对大脑网络发育更严谨的研究。本文发表在Developmental Cognitive Neuroscience杂志。（可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文及补充材料，另思影提供免费文献下载服务，如需要也可添加此微信号入群).
Biological Psychiatry：抑郁症，神经影像学和连接组学
Biological Psychiatry：精分患者大脑的组织体积变化与脑网络
Neuron：从简单映射到多维网络
脑网络研究中的图论指标详解
图论在静息态和动态脑连接评估中的应用：构建脑网络的方法
脑网络组织的经济性
默认网络：最新的解剖、生理研究及其研究发展过程中的新观点
脑网络视角下的精神分裂症
基于人脑连接组学将疾病症状映射于脑网络
DMN:大脑的默认网络
现代物理评论：大脑网络中的动力学控制
图论在识别人脑网络连通性模式中的应用
网络神经科学中模型的性质和使用
动态脑网络与创造力
人脑在生命中的前二十年经历了巨大的变化。一些主要的发育事件，比如在第二孕期轴突最初的生长、或者儿童和青少年时期多余突触的修建，在塑造对于空间上呈分布式的神经元素的解剖连接的过程中发挥了关键作用。伴随着这些神经元连接的发育变化的是从出生到成年早期社会、认知和运动技能的发育成熟历程。并且，正常发育的偏离会增加患自闭症谱系障碍、注意力缺陷多动障碍、和精神分裂症等神经发育性疾病的风险。构成大脑的完整的神经元网络连接被称为人脑连接组。这个微妙网络中的连接是不均一地分布的，比如说特定的网络元素会拥有相对多的连接数目，被假定为网络的核心节点。网络核心节点能促进功能上的特化的和解剖上相互分离的神经系统之间的整合，这种角色是由他们形成长距离连接的倾向，以及他们在大脑中的拓扑位置所支持的，表明他们能够调节很大一部分的信号传输。核心节点在很多不同表型的精神和神经障碍中都被涉及。在成熟的成年人大脑中，核心节点通常被定位于联合皮层、基底神经节和丘脑区域，这些区域在高级认知中起着核心作用。了解到核心节点对于整合大脑功能的重要性，以及他们与多种疾病中的关系，很自然的问题是：核心节点是怎么在大脑的发育过程中出现的？他们是在大脑发育的最初阶段出现还是之后才出现？是什么机制导致了核心节点的出现和功能上的重要性？在发育神经影像学中的进展开始阐明和这些相关的问题。在本文中，我们回顾了研究大脑核心节点出现和成熟的发育领域研究。我们首先研究了怎样定义大脑核心节点，然后回顾了在围产期、儿童期和青少年时期核心节点连接性的相关研究。我们考虑了一些脑网络发育研究面临的主要挑战，并且描述了我们期待能够进一步阐明脑网络成熟进程的新的研究前沿。大脑核心节点的分析通常由将大脑表征为一个网络、一幅图或者一些由边相连的节点开始。节点代表了独立的神经单元，比如特化的神经元集群或者脑区，而边表示节点之间的连接。在人类神经影像学的研究中，节点通常是由某种分区模板所定义的大尺度脑区，而边通常代表了结构连接或者功能连接的某种度量。前者通常是由弥散MRI或者皮质形态学的相关指标定义的，后者通常是由区域功能MRI信号波动的相关定义的。更多的网络构建细节可以参考其他文献。对于大脑的网络表征可以是有向的或者无向的，有权的或者无权的。大脑本身是有向有权的网络，也就是说，每一条连接都有源和目标，并且这些连接在他们的强度上有差异-但是朝向性对于非侵入性影像来说很难确定，很多目前的研究都使用无向无权图来表征脑网络。一旦建立了网络，图论的数学知识可以被用来量化网络的不同属性。一个属性就是中心度，可以被定义为一个节点通过它的连接拓扑影响或者被其他系统元素影响的能力。一个在特定的中心度度量上评分很高的节点可以被认为是核心节点（如图1A）。最简单也最常用的核心节点中心度度量是度，也就是一个节点的连接数目（对无权网络而言，有权网络的扩展同理）。
A) 不同的中心度度量示例。红色和绿色集群中心的节点有最高的度，但是他们的连接是局部化的。这些节点是局部核心节点，在网络整合中发挥了微弱的作用。而红色节点的度最低，但是是两个集群通信的瓶颈，它的介数中心度最高。B) 长尾度分布示例。多数节点有很低的度，很少的节点有很高的度。C) 二项度分布示例，没有长尾。大多数的节点度处于均值，不容易找到度高的节点。（把度换成其他中心度的度量也适用）节点度是一个简单直接的度量，但是它对于节点在网络中角色的描述是有限的。比如说，图1A中的红色节点有相对低的度，但是它的角色是作为穿过网络中所有蓝色和绿色集群信息流的瓶颈。一个人可以很容易地声称这个红色节点应该被认为是核心节点，尽管它的度很低。相似地，两个不同的节点i和j，可能有相同的度，但是i可能连到了其他节点度高的节点而j只连接到节点度低的节点。直观地，节点i应该是更加有影响力的，但是这种区别可能不止是可以用单一的节点度所定义的。不同的量度被提出来捕捉这些和其他中心度的更微妙的方面。事实上，目前已经提出了大约200种不同的中心度量度。中心度的原型度量值包括度、最短路径、接近度（一个索引节点和其他节点之间的平均最短路径），以及最短路径中间性（一个索引节点位于其他节点对最短路径上的程度），但是其他的量度可能基于更复杂的动力学过程。在实践中，很多中心性度量和其他度量是相关的，并且这些相关性可以用来通过多个度量的共同评分来定义核心节点。尽管中心度的具体度量和核心节点的定义方式很多，但是大多数神经科学的研究都依赖于节点度或者其他相关的变体。通常将核心节点指定为在某一中心度度量上评分最高的节点，但是这种节点是否代表了有影响力的核心节点会依赖于用来定义核心节点程度度量的分布。如果这种分布是右长尾的，这种网络包括了一小部分的节点（在分布的尾部）比其他的节点不成比例地更加中心。这种不成比例的中心度，是核心节点的定义性特征。如果这个分布大概是高斯的或者二项的，那么这个网络不包括对网络功能有特别贡献的节点。更进一步地说，即使在存在某种扭曲的中心度分布的情况下，也没有明确的将核心节点和非核心节点分离开的标准。这种分类标准在某种程度上是任意的。另一个定义核心节点的考量是，不同的中心度度量可能对不同类型的网络是合适的。比如对于基于相关的网络而言，它识别核心节点的能力是有偏差的，倾向于识别在某个子网络中的局部节点，而非在不同的子网络中整合信息的节点，表明可能在基于相关的网络中其他的中心度度量可能是更合适的。最后，把一个节点定义为核心节点很大程度上取决于节点定义的尺度。大多数的MRI研究描述粗略定义的脑区之间大尺度的连接映射。这些区域中很多本身就是功能上异质性的区域，更精确的分区可能会影响到一个区域作为核心节点的地位。比如，丘脑，尽管包括了50-60个特化的子核团，通常在人脑连接组中被当成一个单一的节点。尽管量化中心度的方法有很多，但这些方法通常都将同一组脑区识别为最有影响力的（如图2）。在结构连接网络中，这些假定的核心节点通常在内侧顶叶，额叶和皮层下（基底神经节和丘脑）区域，以及一些提及枕叶、脑岛和扣带区域的证据。在功能网络中的核心节点会在相似的区域被报告，包括楔前叶、扣带、额叶和下顶叶区域，以及和包括默认网络和执行控制网络在内的其他区域的明显重叠，这些区域涉及到很多复杂的认知领域。总体来说，成人大脑的核心节点主要位于联合皮层和皮质下区域。
A)大脑网络核心节点的空间分布。红色的核心节点被定义为那些在至少一个中心度度量（度，节点效率或者介数中心度）和均值的差异超过一个标准差的节点。核心节点位于双侧的壳核、丘脑、上顶叶、额上叶，楔前叶，海马，脑岛，右苍白球，左舌回。B)节点中心性：度、节点效率和介数中心度。每个条形图显示了每个节点在三个典型中心性度量上的得分，从高到低排序。度被定义为连接到每个节点的连接数。节点效率(也称为紧密度)是一个节点与所有其他节点之间最短路径的平均值的倒数。介数中心度是指通过给定索引节点的其他节点之间的最短通信路径的数量。红色表示所有度量上均有表征的核心节点。可以看到，核心节点在所有三种不同的中心度测量中排名一直很高。数据来自HCP973名参与者的组平均脑连接组。大脑的结构核心节点之间的连接比随机水平的连接强度更高，构成了富人俱乐部结构。这种组织结构在人、猕猴、大鼠、小鼠、果蝇和线虫脑的结构中都有发现。计算模型表明，核心节点和富人俱乐部连接在拓扑结构上被安排为调解脑中大量的信号流向的中枢，同步外周脑区，促进复杂的大脑动力学，并且成像证据表明他们连接了不同的功能网络。这种整合作用被认为是复杂的认知过程，比如语言和抽象思维的基础。富人俱乐部的连接平均来讲比其他连接跨越更长的距离，使他们成为连接组组织中成本很大的方面。伴随这种高布线成本的是高枢纽活动的代谢成本，这可能是大脑疾病中常常有核心节点参与的基础。模型研究表明，枢纽的损害可能会对于大脑网络功能造成很大的影响，这在脑损伤相关研究中得到了支持。总体而言，这些研究表明，成人大脑中的核心节点在功能上很重要，并且是连接组中成本很高的元素，在大脑功能的整合和灵活性中扮演了核心角色。如果您对脑影像数据处理感兴趣，欢迎浏览思影科技课程及服务（可添加微信号siyingyxf或18983979082咨询）：
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人脑发育是一段持续二三十年的漫长过程，由一系列序列进行又彼此重叠的阶段构成，包括神经元迁移、轴突生长、突触发生、突触修剪和髓鞘形成。核心节点出现的确切时期很难确定，因为我们缺乏能够精确映射全脑连接早期发育的工具。可能对于核心节点早期出现的最早证据来自对C.elegans的研究，每一个神经元的出现时间都是已知的，可以判断核心节点具体的出现时间。数据分析发现核心节点神经元属于最早出现的一批神经元，比该动物出现任何活动的迹象还要早。这一发现是否能应用于哺乳动物尚不清楚。实际上，对于小鼠和灵长类动物的发育不同阶段连接组模板构建对于发现核心节点的出现时间和机制可能很有价值。然而，对于非人类的灵长类研究提供了一些间接的核心节点早期形成证据。在皮质区观察到一种趋势，也就是度比较高的区域由更低的神经元密度。神经元的低密度被认为是神经发生早期完成的代表，因为较短的发育周期导致较少的细胞迁移，减少了神经元的密度。在人类中相似的区域神经元密度以及神经元出生时间的研究比较少，并且用MRI学习婴儿和新生儿的大脑在方法学上很有挑战，因为信噪比低、灰白质之间的解剖对比度差、高的头动、以及在大脑之间映射分区模板的困难。然而，对这一发展阶段的研究表明结构核心节点的出现很早。新生儿的结构连接组显示出右尾的度分布，节点度高的节点主要位于中线结构和外侧前额叶、外额颞叶区域（图3A）。这些新生儿核心节点和成人网络中有一部分重叠，比如在联合皮层（例如额上、顶叶），皮质下和视觉区，提示我们一些成年人中的核心节点区域也是新生儿中的核心节点区域。然而，这些核心节点中的一部分可能是婴儿特有的，比如那些在感觉运动区以及颞叶区的节点。
B) 30孕周皮层区域结构连接网络中各脑区的度.这些图显示出核心节点（红色\黄色区域）在30孕周就出现了。这些核心节点中的一部分，包括额上、顶叶上部和枕叶区域，也是成年人中的核心节点。C) 胎儿功能连接网络中的度和介数中心度核心节点（度核心节点是红色，介数中心度核心节点是黄色）。早产/婴儿期功能核心节点主要位于初级区域。与之相反的是，成人的功能连接核心节点位于联合区域（如图4）。两种度量都显示出在被定义为核心节点的区域中很高的一致性。 对早产儿的研究表明在出生前就可以识别出核心节点。一项研究检验了30孕周胎龄婴儿的dMRI数据，发现在额上、顶上、枕叶区有核心节点。就像在成年人和足月新生儿的结构网络中一样，30孕周的核心节点相互连接很紧密，构成了富人俱乐部，并且核心节点之间的连接比其他类型的连接更长。此外，很多网络中30-40孕周之间的长程变化会影响到核心节点和非核心节点之间的连接，而不是富人俱乐部内部的连接。相应的，其他研究也发现在脑网络的核心区域，连接强度在第三孕周的变化很小。核心节点和富人俱乐部结构的较早出现提示我们节点和连接构成了一个稳定的脚手架，而其他的元素在接下来的过程中被加进来。富人俱乐部构成了一个区域间通讯的早期解剖架构。然而，这些连接的强度还是相对弱的，提示我们说富人俱乐部完整的整合作用可能在发育成熟之后才能实现。实际上，功能连接被结构连接所限制但不是由结构连接所决定，并且如果结构核心节点在发育过程中出现的比较早，人们可能会期待功能网络拓扑与结构网络不同。和这个观点一致的是，对于产前和新生儿功能连接核心节点的早期研究发现核心节点主要位于感觉运动、听觉、运动以及视觉区域。一些最近的新生儿研究在联合皮层以及额叶区域都发现了核心节点，表明新生儿的功能网络可能比之前所认为的处于更加成熟和接近成人的形态。然而，这些研究中有一些使用了非最优的头动矫正方法，或者因为头动需要去除大量的数据。由于头动对于早期发育的研究影响很大，这些研究还需要进一步的证实。功能连接核心节点也在婴儿的小脑中被发现，这一区域在成人脑连接组的研究中常常被忽视，但是在认知发展中扮演了重要的角色。功能核心节点定位到了产前/新生儿大脑的初级感觉区和运动区，被认为和认知、运动以及视觉过程的最初发展有关。它可能也反应了连接空间上相互分离的联合区域的长距离纤维束结构的相对不成熟，这些长距离纤维束是在生命的第三四十年才完成髓鞘化，而那些初级系统是相对局部的，主要由短距离连接所支配。因此，一个类似于成年人的二值核心节点连接拓扑可能早就形成了，但是它的相对不成熟可能限制了它在提升功能整合上的角色，这只在长距离连接完全髓鞘化之后才能实现。这种早期的不成熟被认为会产生相对局部的动态活动，导致了在发育的比较早的区域功能连接核心节点的相对优势。随着长距离投射纤维的髓鞘化进程，功能连接核心节点会转到联合区域并且能够支持更加整合的功能处理。几乎所有的长距离轴突连接都是在出生时才建立起来的，并且人类影像学的研究也证明，儿童结构核心节点的拓扑结构和成人脑相似，核心节点主要位于联合皮层和皮质下区域（图4A）。结构富人俱乐部连接也和成人的相似。
图4 结构和功能核心节点从儿童到成人的空间拓扑保持一致。A) 结构连接核心节点的空间分布（由节点效率定义）B) 富人俱乐部节点的空间分布（节点度大于19的节点），红色箭头高亮了儿童和成人重叠的区域，蓝色箭头显示了只在成年人中体现的区域尽管到了儿童期，结构连接组的二值拓扑结构已经相当稳定了，但是核心节点的连接强度还在发生变化。在儿童期，核心节点的各向异性分数FA增加，并且这种增加比其他类型的连接增加的程度更高。同时，额叶和顶叶联合纤维的平均弥散度（MD）也在儿童期和青少年期显示出最大的变化。FA和MD度量了纤维束控制水的弥散的方向和程度，通常被用来表示白质纤维的完整度。因此，这些指标的变化被认为反应了核心节点的成熟过程，可能由于髓鞘化和更紧密的轴突包装等因素。然而，FA和MD可以被很多微结构的变化以及其他数据收集相关的因素所影响，意味着他们的生理重要性仍很难说明。随着儿童期核心节点连接强度的增加，当考虑连接的权重时，核心节点区域被认为应该在网络中扮演更拓扑中心的角色。一些对于加权网络的研究发现，内侧额叶和顶叶的区域的核心节点中心度从早期到儿童晚期确实增加了，但是这一时期外侧皮质核心节点的中心度降低了。其他人报告说，核心节点的中心度在儿童期和青少年期保持相对稳定。这些区别可能是由于中心度度量的选择。使用节点效率指标的研究发现了发育效应，而使用介数中心度的研究没有。不同研究中边的权重的度量方式使得很难比较不同研究的结果。就像从dMRI中得到的网络一样，基于结构协变的网络也发现儿童期的核心节点主要位于顶叶、额叶和颞叶区域。在这些区域中，核心节点在和语言相关的区域被发现，这与这一时期语言的重大发展相吻合。到了青春期，核心节点更多地在额叶被发现，和额叶区域在认知上扮演日渐重要的角色相吻合。在结构协变上的变化可能是由相连区域逐渐增加的髓鞘化程度所驱动的，尽管这和其他的微结构特性，比如胶质细胞密度的变化以及神经元的大小可能也会有关。尽管结构核心节点的拓扑被认为在儿童期达到了相对稳定的状态，这一时期的功能网络仍处于向成人网络的过渡期。在5-10岁，核心节点从局限于初级感觉运动区转变为广泛分布于额叶、视觉、颞叶和皮质下区域。从初级到联合区域的核心节点转变于这一时期高级认知的发展相吻合。这种功能核心节点的位置变化可能是由长距离轴突连接的逐渐成熟所驱动的。尽管功能核心节点的定位是相对一致的，但是这种发育变化的机制是不清楚的。相对较少的研究关注了从婴儿到儿童期的变化，但是有一些证据表明这一时期额叶和顶叶的核心节点中心度增加。这种情况在儿童晚期更加复杂，而且受到有权/无权网络的影响：有权度在外侧额叶，顶叶和颞叶减少，而无权度没有变化。第三个研究将不同的有权和无权的中心度度量做主成分分析用来捕捉中心度的共变化，利用这个指标，整个儿童晚期和青春期的核心节点连接性无变化，尽管这一时期在额顶的核心和非核心节点的功能连接确实增加了。有证据表明网络核心节点之间的功能连接在儿童期会增强。比如说，成年人表现出更强的富人俱乐部组织的证据，提示了在核心节点之间的连接比儿童更强。默认网络这一包括多个皮质核心节点的区域其功能连接强度在成年人中也比在儿童中更高。核心节点之间增加的连接强度能够提升功能整合的能力，并且能够促进从由局部的、短距离的、分离的活动到全局协调的活动。这一观点被这一时期长距离连接增加、短距离连接减少的证据所支持。然而，头动伪影效应也能够降低短距离连接增加长距离连接。这一效应提供了对于发育研究的一个主要的混淆因素，因为更年轻的人头动会更大。一些证据表明这一距离依赖的发育趋势在使用严格的头动控制条件的时候仍然存在，但是效应要比最初报告的小很多。按照儿童期所观察到的趋势，青少年结构连接核心节点和成年人有相似的空间拓扑，但是他们的连接会继续增强。一项针对15-19岁结构网络发育的纵向研究探索了由streamline密度和FA度量的脑连接组连边强度的变化。这些变化是具有特异性的-只有百分之8的边显示出增强的连接强度，6%的边显示出降低的连边强度，并且在空间上是广泛分布的-90-93%的脑区和这些显示出随发育变化的边相连。成比例地，在核心节点之间的连接经常被提及，其中皮质下和顶叶核心节点之间的连接强度降低，额叶和皮质下核心节点的连接强度增加，额叶和顶叶核心节点的连接强度增加（图5）。这些发现和那些表明了长距离联合纤维在青少年和成年早期显示出最高的成熟速度相一致，也与联合皮层的扩张期理论，特别是额叶发展相一致。
A) 15-19岁之间连接的streamline数目显著降低（左）和增加（右）。连边的颜色表示连接的类型：非核心到非核心（黄色），非核心到核心（橙色），核心到核心（红色），连接的粗细是由其t分数加权得到的。节点的颜色表示所属的区域：额叶(青色)，顶叶(石灰色)，颞叶(洋红色)，枕叶(橘红色)，或皮质下(蓝色)。更大的节点是核心节点而更小的节点是非核心节点。矩阵表示随各区域之间的连接随发育增加（上三角）或者降低（下三角）的情况。每个矩阵元素的值表示将各区域对连接在一起的边的数目和属于这两个区域本身的边的数目的比值。B) 连接组图中Streamline密度的降低（左）和增加（右）。一些研究指出，由一些像介数中心度或者节点效率等指标所度量的核心区域的节点中心度，在青少年期保持相对稳定，尽管一些研究发现额叶和顶叶区域的节点中心度有上升。正如之前提到的，这些研究间的差异可能是由于不同的连边强度定义或者其他的方法学、数据收集差异所导致的。青少年期结构共变网络的研究发现核心节点位于顶叶、额叶和颞叶联合区域（图6A、B），并且核心节点经历在这个时期经历了明显的微结构和形态学上的变化。在青春期开始时，核心节点处于大脑中髓鞘化程度最低的部分，但是中枢区域的核心节点髓鞘化的速度比其他区域高（图6D）。因此，这些区域髓鞘化程度的提高是导致核心节点脑皮层厚度减少的关键因素，并且节点度和近邻中心度高的皮质区域在调控少突胶质细胞和突触功能的基因表达上其成分载荷更大。然而，髓鞘形成不能完全解释在皮层厚度上观察到的变化，表明了突触修剪的可能作用。皮层联合区域的发育，尤其是额叶区的发育，和执行控制以及其他高级认知能力的发育相平行。然而，对于未来的工作来说，理解这些连接上的变化怎样和认知发育相关是重要的。
A) 14-24岁青少年/成年早期结构协变网络的节点度。方形的节点是富人俱乐部的一部分。B) 青少年/成年早期结构协变网络节点的closeness紧密度。方形的节点是富人俱乐部的一部分。C)D)E)节点度（红色）和紧密度（绿色）的散点图。横轴分别为C) 皮层变薄 D) 髓鞘化程度 E) 根据最小二乘定义的跨20737个基因的转录方差组分载荷，和这个组分相关的基因包括和突触传输、谷氨酸信号传导，钾铁通道和少突胶质细胞功能有关的基因。在功能连接网络中，核心节点的空间拓扑很大程度上和青春期结束时的成年人模式一致，但是功能连接网络在青春期过程中怎样发育仍然是研究的热点。一些研究发现功能核心节点的中心度降低，而其他人发现了保持稳定的证据。一些研究提示，核心节点之间的功能连接性增加，而其他人发现青春期的变化只影响从核心节点到非核心节点的连接。被检验的年龄区间也能够影响结果。报告稳定的核心节点中心度的研究只检验了童年晚期、青春期和成年早期，而发现核心节点中心度变化的研究检验了整个生命周期。因此，核心节点中心度的发育变化可能只在观察较长的时间段时才比较明显。在这些研究中有一部分，20岁以下的人代表性要么太强要么不足，可能影响了对于发育趋势的估计。发育研究通常面临着很多方法学上的问题。比如，很多神经影像领域的分析工具都是针对成人大脑研究的，并不总是能应用于更年轻的群体。对于人脑结构和功能的发育效应也可能是有歧义的。基于网络的分析同时又引入了一组自定义的参数。该领域需要定义一组最佳实践以更好地比较各项研究。构造脑网络的主要挑战之一就是受头动的影响很大。这些头动伪影会引起假阳性和假阴性的连边，以及连接强度的变化。而去头动的方法有很多。在发育研究所针对的年轻群体中头动通常更大。很多发育研究因此只使用了简单的对平移和旋转效应的线性回归，但这种手段被认为是不足够的。头动可能能解释一部分研究间的不一致性。网络的构造和分析方法也需要仔细的考虑。比如，选择分析加权网络还是无权网络。目前的证据表明连接组的二值拓扑在出生前就建立了。因此之后重要的可能是研究连边强度的变化。被用于决定连边权重的方法也是重要的考虑，而且可能会影响发育的降低增加或者无变化的效应。具体的中心度度量方法也需要被考虑。比如一些拓扑属性可能不成比例地受到网络结构的影响，并且在相关网络中，节点度、节点效率和介数中心度可能很难解释。另外，大多数的中心度度量都假设信息通讯是沿最短路径传播的，但这并不是神经通信的实际模型。目前的很多发育研究样本量小，很多没有使用纵向数据。这个领域将会受到大的纵向高质量发育数据集（比如ABCD），BCP, DHCP, IMAGEN, HCP-D等。另外，未来更先进的处理技术也会对领域发展有帮助。一种我们期待能够为核心节点怎样出现提供新见解的方式是，从描述性研究到预测性研究。根据不同规则下生成的网络可以去看哪些网络更好地重复了实际大脑的性质。目前很多网络的布线规则被提出来解释核心节点的发育。一种被称为“更先更富”的理论指出，那些较早开始形成和接受连接的区域有更长的时间接受连接并且能够发育成核心节点。我们所回顾的证据实际上和核心节点区域的提早形成是相符的。另外的可能的机制是非线性增长，其中节点按照指数率添加到网络中。在这种模型中，神经结构分成了更细微更专门化的区域，引发了新区域的形成。这个过程增加了节点度之间的方差并且形成了长尾分布。其他的模型强调了网络形成中的布线成本。在这些模型中，一个连接在两个区域之间形成的可能性和他们之间的距离反向相关，就像数据中所显示的那样。有时候，这个距离依赖的规则会和倾向于建立拓扑上占优势的连边的其他参数相平衡。例如，一个被认为能够捕捉成人脑网络的很多特征的模型，包括模块化、集聚程度和效率，包括了长连接惩罚和对相似连接之间形成连接的倾向性。然而，这些模型的局限性在于他们不能完全重复核心节点的空间拓扑。一种不同的权衡模型能够平衡布线成本最小化和全局效率最大化，并能重复C.Elegans和猕猴中的核心节点空间位置，但是不能重复其度分布。据我们所知，目前唯一的能够预测核心节点位置的生成模型被应用于C.Elegans。这个模型，考虑了神经出生的时间，组织体的物理增长，以及对空间限制和节点倾向于连到连边更多的节点的平衡，能够近似该生物体核心节点的出现和位置。这个研究提示了布线成本之间的交互，拓扑价值，以及发育节点可能会引发脑网络核心节点的出现和特定位置。目前还没有探索的现象是发育中的大脑的几何学特征与连接组发育的关系。尽管轴突连接是在第一孕周末出现的，大脑大概比成人小200倍。随着大脑尺寸的增加，这可能会很大程度的改变发育过程中的布线成本，这可能会影响不同发育时期会倾向于产生的不同连接。核心节点发育的更准确的模型可能也能帮助我们理解发育性疾病。在很多神经发育性疾病中都发现了核心节点连接的异常，比如ADHD, ASD和精神分裂症。这些变化可能从很早就出现了，因为有患病风险或者已经患病的儿童和婴儿都体现出核心节点连接异常。一项使用生成式网络建模的研究发现，在儿童期发病的精神分裂症患者和正常人之间的功能网络差异可以被以减少形成长连接的惩罚的方式复制。用这种方式，一系列不同的研究可以通过模型参数的变化来解释。因此，把生成式模型和异常连接的研究相结合可能能够提供一种方式来解释正常的和不正常的核心节点连接是怎样发展的。一个另外的重要待开发领域是研究节点的成熟与认知发展的关系。很少有研究关注这点。但节点连接的微小变化可能对于认知有很大影响。另外一个方向是使用大尺度网络的生物物理模型。这些模型显示出富人俱乐部核心节点能够支持功能复杂度和同步性。理论上，研究者可能改变模型中结构连接组的权重来模拟不同的发育进程，并且检验其对于引起的动态活动的影响。结构网络的核心节点在婴儿出生后就已经存在并且和成年人的结构网络的核心节点存在较多重合，但在整个发育过程中仍旧出现了许多变化，包括连边权重、连边数量和连接距离都发生了重要的变化。而功能网络则在儿童期和青春期发生了较大的变化，在儿童期时观察到的功能网络的核心节点已经与成人脑网络中的核心节点相似，但目前来看仍旧缺乏比较坚实的证据。在未来的研究中，如何有效地避免纵向研究中面对的不同时期的脑形态发育变化、头动问题和配准等问题是极为重要的，对这些问题的解决可以更有效地发现发育过程中核心节点的真正变化路径。
