通过高科技成像和虚拟现实，南佛罗里达大学医学工程 教授正在创建大脑的详细地图，该地图可用于更好地了解自闭症等发育障碍，并提供更早、更有效的治疗脑损伤和疾病的方法。

乔治·斯皮鲁在国立卫生研究院 330 万美元的资助下， 继续进行他长达四十年的大脑研究，重点研究大脑中处理声音的部分，即赫尔德萼，这是人类大脑中最大的神经末梢。听觉障碍通常是自闭症等疾病症状的根源，而自闭症通常会导致社交和认知障碍。

“尽管我们关注的是大脑中与听觉相关的特定部分，但我们收集的信息可以帮助我们了解大脑早期发育不良时发生的严重发育障碍，”斯皮鲁说。“我们的发现还可以为修复和重新连接因疾病和伤害而受损的神经回路的创新策略铺平道路。”

斯皮鲁利用 USF听觉发育和连接组学实验室的高分辨率成像技术与图像分析相结合 ，为大脑中的任何神经系统创建最准确的发育时间表。他们能够捕捉小鼠神经元从出生到建立复杂突触连接的历程。根据国立卫生研究院的说法，小鼠和人类大脑的神经元类型和连接非常相似。

借助斯皮鲁及其同事开发的软件，他和他的博士生丹尼尔·海勒正在利用 虚拟现实 来仔细检查图像中捕捉到的神经元，并通过沉浸式体验分析突触。虽然已经有人研究过正在发育的神经系统，但斯皮鲁表示，研究成果还没有达到这种时间和空间分辨率的综合水平。

“在怀孕第四个月和第五个月之间，神经系统中的神经元数量几乎呈指数级增长，在此期间突触以每秒约一百万个的速度形成，考虑到成年人大脑中有近 100 万亿个突触，这是一个令人难以置信的数字，”他说。“我喜欢把它想象成银河系中有大约 1000 亿颗恒星，大脑中的神经元数量大约是这个数字。”

海勒与斯皮鲁共事多年，甚至在 2019 年跟随他从西弗吉尼亚大学来到南佛罗里达大学，以便继续学习斯皮鲁的跨学科和协作研究方法。现在即将毕业的海勒的论文主要集中在这个项目上。

“从细胞层面来看，这些疾病的物理表现是由大脑连接发育缺陷引起的，”海勒说。“从临床角度来看，如果不更好地了解大脑在正常条件下如何发育，研究这些疾病的治疗方法将非常困难，最终只能治疗症状，而不是寻求全面治愈。”

在接下来的五年里，他们的目标是确定哪些信号驱动了这种特定神经系统的精确形成——一旦理解了这个缺失的细节，就会揭示其他神经回路的形成过程。如果成熟大脑受伤，这些信息将有助于重组并可能重新连接神经元，帮助患者通过手术和其他治疗方案康复。

斯皮鲁说：“我对大脑发育的这个阶段发生的事情以及大脑如何指导自身的形成感到非常着迷——对我来说，这足以让我早上起床来上班。”