Significance Adolescence is a period of human brain growth and high incidence of mental health disorders. Here, we show consistently in two MRI cohorts that human brain changes in adolescence were concentrated on the more densely connected hubs of the connectome (i.e., association cortical regions that mediated efficient connectivity throughout the human brain structural network). Hubs were less myelinated at 14 y but had faster rates of myelination and cortical shrinkage in the 14- to 24-y period. This topologically focused process of cortical consolidation was associated with expression of genes enriched for normal synaptic and myelin-related processes and risk of schizophrenia. Consolidation of anatomical network hubs could be important for normal and clinically disordered adolescent brain development.

Adolescent development of human brain structural and functional networks is increasingly recognized as fundamental to emergence of typical and atypical adult cognitive and emotional processes. We analysed multimodal magnetic resonance imaging (MRI) data collected from N ∼ 300 healthy adolescents (51%; female; 14 to 26 y) each scanned repeatedly in an accelerated longitudinal design, to provide an analyzable dataset of 469 structural scans and 448 functional MRI scans. We estimated the morphometric similarity between each possible pair of 358 cortical areas on a feature vector comprising six macro- and microstructural MRI metrics, resulting in a morphometric similarity network (MSN) for each scan. Over the course of adolescence, we found that morphometric similarity increased in paralimbic cortical areas, e.g., insula and cingulate cortex, but generally decreased in neocortical areas, and these results were replicated in an independent developmental MRI cohort (N ∼ 304). Increasing hubness of paralimbic nodes in MSNs was associated with increased strength of coupling between their morphometric similarity and functional connectivity. Decreasing hubness of neocortical nodes in MSNs was associated with reduced strength of structure–function coupling and increasingly diverse functional connections in the corresponding fMRI networks. Neocortical areas became more structurally differentiated and more functionally integrative in a metabolically expensive process linked to cortical thinning and myelination, whereas paralimbic areas specialized for affective and interoceptive functions became less differentiated, as hypothetically predicted by a developmental transition from periallocortical to proisocortical organization of the cortex. Cytoarchitectonically distinct zones of the human cortex undergo distinct neurodevelopmental programs during typical adolescence.