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大約十年前的一個週末，當 貝蒂娜·索格爾 在科隆一家醫院擔任護士時，她自願幫助重症監護室的工作人員。她的一位病人仍在從腦腫瘤切除手術的麻醉中恢復。他沒有說話，似乎也沒有怎麼動。當索格爾整理他的床鋪時，這個人抬起手，抓住了她的脖子。另一位護士幫助她掙脫了他的束縛。索格爾恢復了正常工作；她已經習慣了麻醉後仍然昏昏沉沉的病人的異常行為。她確信這個人不知道自己在做什麼。一週後，索格爾遇到了同一位病人，他立即向她道歉。她感到震驚——她沒有意識到他已經意識到了自己的行為，更不用說他還記得這些行為並感到懊悔。
透過照顧那些無法說話或移動但保留一定程度意識的人（例如，遭受腦損傷的病人）的經歷，以及隨後的博士研究，索格爾越來越致力於幫助此類病人進行交流的可能性。現在，她和來自荷蘭的一個研究團隊發表了一項關於腦機介面的研究，該介面可以幫助癱瘓病人僅憑思考就能拼寫出問題的答案。雖然這項研究只是概念驗證，但這個新程式是對不斷增長的類似技術集合的一個有希望的補充。
在這項新研究中，六名健康的成年人學會了透過用思想在電腦螢幕上選擇字母來回答問題。大多數志願者在一次一小時的培訓課程後就學會了這種交流方式。志願者躺在功能性磁共振成像 (fMRI) 掃描器中（該掃描器測量大腦中的血流量變化），盯著一個電腦螢幕，螢幕上顯示一個三行九列共 27 個方格的表格。這些方格包含 26 個英文字母和一個用於分隔單詞的空格。每行字母都與三種心理任務之一配對：運動意象任務，例如在腦海中描繪星星或花朵；心算任務，病人演練乘法表；以及內心言語任務，病人默默地背誦詩歌或祈禱文。字母的不同區塊在螢幕上在不同的時間被高亮顯示。為了選擇一個特定的字母，參與者等待電腦螢幕高亮顯示該字母，並執行與該字母所在行相關的心理任務，持續時間與該字母被高亮顯示的時間一樣長。
計算機程式無法讀取志願者的想法，但它可以區分與三種不同心理任務相關的不同型別的腦活動，並測量志願者執行特定任務的時長。得益於一些巧妙的程式設計，該系統將獨特的腦活動模式和持續時間與字母表中的每個字母以及空格相關聯。例如，如果參與者的大腦在延遲 20 秒後顯示出與心算任務相關的活動持續 10 秒，則程式將其思想解釋為 O，但如果相同的活動在相同的延遲後持續 30 秒，則程式選擇 Q。這項新研究於 6 月 28 日線上發表在《當代生物學》雜誌上。
以下是志願者透過思考拼寫出問題答案的兩個對話示例。儘管該軟體並非總是能正確解釋志願者的腦活動，但它實現了令人稱讚的 82% 的準確率。儘管存在錯誤，但志願者的預期答案仍然被理解，如下列示例所示：
您最近的假期在哪裡度過的？
計算機的解讀：INDCNERCA
預期答案：INDONESIA（印度尼西亞）
您在印度尼西亞最喜歡什麼？
計算機的解讀：TEKPLES
預期答案：TEMPLES（寺廟）
您上次看的電影是什麼？
計算機的解讀：TOPFUN
預期答案：TOP GUN（壯志凌雲）
電腦螢幕上的表格不限於字母。例如，可以把 27 個方格填滿不同的食物和飲料圖示，以便病人可以選擇他們吃什麼。這些方格也可以包含常用詞，以便病人可以串聯成簡單的句子。
這不是研究人員第一次為癱瘓人士開發拼寫裝置。蒂賓根大學的 尼爾斯·比爾鮑默 建立了一種“思維翻譯裝置”，允許癱瘓病人拼寫單詞和選擇象形圖。該裝置透過腦電圖 (EEG)（一種放置在頭皮上的電極網）來解讀病人大腦中的電活動，而不是血流量的變化。索格爾說，基於 fMRI 的裝置的一個優點是，EEG 不能應用於一些顱骨嚴重受損的病人。然而，fMRI 也有缺點：例如，它需要病人靜止不動地躺在一個巨大的掃描器中，這絕對不是最便攜的裝置。到目前為止，它比基於 EEG 的技術要慢。平均而言，索格爾研究中的志願者需要 50 秒才能選擇一個字母。
據推測，如果癱瘓病人可以用思想控制游標並在虛擬鍵盤上點選字母，他們就可以更快地交流。約翰·多諾霍 和布朗大學的同事們 教會了一位癱瘓男子 透過用意念移動游標來開啟電子郵件和玩 Pong 遊戲。研究人員還建立了腦機介面，使癱瘓病人能夠透過思考在電腦螢幕上每分鐘打出一個或兩個單詞，以及將思想轉化為語音合成器發出的母音的裝置。
索格爾現在是荷蘭馬斯特裡赫特大學的研究員，她認為她和同事開發的計算機程式是對這些技術的潛在補充——她希望在未來幾年內改進這項技術。“即使只有一個人受益，我也會非常高興，”她說。