Shatz er en av pionerene som fastslo noen av de grunnleggende prinsippene for tidlig hjerneutvikling. Hun fant ut at spontan aktivitet av nevron er avgjørende for dannelsen av presise og ordnede nevrale forbindelser i sentralnervesystemet. Hun oppdaget at bølger av spontan aktivitet i netthinnen kan endre genuttrykk og styrken av synaptiske forbindelser. I 2000 identifiserte Shatz og hennes kolleger molekyler som viktige for nevroplastisitet, en overraskende ny rolle for molekyler som tidligere var antatt å ha bare immunsystemfunksjon.