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大约十年前的一个周末，当 贝蒂娜·索格尔 在科隆一家医院担任护士时，她自愿帮助重症监护室的工作人员。她的一位病人仍在从脑肿瘤切除手术的麻醉中恢复。他没有说话，似乎也没有怎么动。当索格尔整理他的床铺时，这个人抬起手，抓住了她的脖子。另一位护士帮助她挣脱了他的束缚。索格尔恢复了正常工作；她已经习惯了麻醉后仍然昏昏沉沉的病人的异常行为。她确信这个人不知道自己在做什么。一周后，索格尔遇到了同一位病人，他立即向她道歉。她感到震惊——她没有意识到他已经意识到了自己的行为，更不用说他还记得这些行为并感到懊悔。
通过照顾那些无法说话或移动但保留一定程度意识的人（例如，遭受脑损伤的病人）的经历，以及随后的博士研究，索格尔越来越致力于帮助此类病人进行交流的可能性。现在，她和来自荷兰的一个研究团队发表了一项关于脑机接口的研究，该接口可以帮助瘫痪病人仅凭思考就能拼写出问题的答案。虽然这项研究只是概念验证，但这个新程序是对不断增长的类似技术集合的一个有希望的补充。
在这项新研究中，六名健康的成年人学会了通过用思想在电脑屏幕上选择字母来回答问题。大多数志愿者在一次一小时的培训课程后就学会了这种交流方式。志愿者躺在功能性磁共振成像 (fMRI) 扫描仪中（该扫描仪测量大脑中的血流量变化），盯着一个电脑屏幕，屏幕上显示一个三行九列共 27 个方格的表格。这些方格包含 26 个英文字母和一个用于分隔单词的空格。每行字母都与三种心理任务之一配对：运动意象任务，例如在脑海中描绘星星或花朵；心算任务，病人演练乘法表；以及内心言语任务，病人默默地背诵诗歌或祈祷文。字母的不同区块在屏幕上在不同的时间被高亮显示。为了选择一个特定的字母，参与者等待电脑屏幕高亮显示该字母，并执行与该字母所在行相关的心理任务，持续时间与该字母被高亮显示的时间一样长。
计算机程序无法读取志愿者的想法，但它可以区分与三种不同心理任务相关的不同类型的脑活动，并测量志愿者执行特定任务的时长。得益于一些巧妙的编程，该系统将独特的脑活动模式和持续时间与字母表中的每个字母以及空格相关联。例如，如果参与者的大脑在延迟 20 秒后显示出与心算任务相关的活动持续 10 秒，则程序将其思想解释为 O，但如果相同的活动在相同的延迟后持续 30 秒，则程序选择 Q。这项新研究于 6 月 28 日在线发表在《当代生物学》杂志上。
以下是志愿者通过思考拼写出问题答案的两个对话示例。尽管该软件并非总是能正确解释志愿者的脑活动，但它实现了令人称赞的 82% 的准确率。尽管存在错误，但志愿者的预期答案仍然被理解，如下列示例所示：
您最近的假期在哪里度过的？
计算机的解读：INDCNERCA
预期答案：INDONESIA（印度尼西亚）
您在印度尼西亚最喜欢什么？
计算机的解读：TEKPLES
预期答案：TEMPLES（寺庙）
您上次看的电影是什么？
计算机的解读：TOPFUN
预期答案：TOP GUN（壮志凌云）
电脑屏幕上的表格不限于字母。例如，可以把 27 个方格填满不同的食物和饮料图标，以便病人可以选择他们吃什么。这些方格也可以包含常用词，以便病人可以串联成简单的句子。
这不是研究人员第一次为瘫痪人士开发拼写设备。蒂宾根大学的 尼尔斯·比尔鲍默 创建了一种“思维翻译设备”，允许瘫痪病人拼写单词和选择象形图。该设备通过脑电图 (EEG)（一种放置在头皮上的电极网）来解读病人大脑中的电活动，而不是血流量的变化。索格尔说，基于 fMRI 的设备的一个优点是，EEG 不能应用于一些颅骨严重受损的病人。然而，fMRI 也有缺点：例如，它需要病人静止不动地躺在一个巨大的扫描仪中，这绝对不是最便携的设备。到目前为止，它比基于 EEG 的技术要慢。平均而言，索格尔研究中的志愿者需要 50 秒才能选择一个字母。
据推测，如果瘫痪病人可以用思想控制光标并在虚拟键盘上点击字母，他们就可以更快地交流。约翰·多诺霍 和布朗大学的同事们 教会了一位瘫痪男子 通过用意念移动光标来打开电子邮件和玩 Pong 游戏。研究人员还创建了脑机接口，使瘫痪病人能够通过思考在电脑屏幕上每分钟打出一个或两个单词，以及将思想转化为语音合成器发出的元音的设备。
索格尔现在是荷兰马斯特里赫特大学的研究员，她认为她和同事开发的计算机程序是对这些技术的潜在补充——她希望在未来几年内改进这项技术。“即使只有一个人受益，我也会非常高兴，”她说。