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在20世紀時，口吃非常普遍，約100人當中就有一人口吃。約翰遜博士同樣從小患有嚴重口吃，但他從未放棄，畢身致力於研究口吃的成因與治療方法。
經過多年的調查以及自身實驗，約翰遜有了一套自己的推論——他認為，口吃最主要的成因是來自環境，例如當父母認定並告知孩子有語言障礙時，會使孩子感到緊張與敏感，造成口吃狀況會越來越嚴重。

為了證明自己的理論，約翰遜找到愛荷華一間偏遠的孤兒院。這裡收留了5、6百個被遺忘的孩童，多次成為科學實驗下的白老鼠。1938年，約翰遜得到院方准許，開始進行口吃實驗。然而，孤兒院老師以為這只是一項正常的語言缺陷治療課程。
約翰遜挑出22名孤兒，10位患有口吃，12位語言正常，接著將他們分成兩組，分別為實驗組和對照組，每組都有5位口吃和6位正常的孩童。

實驗開始後，研究助理圖德（Mary Tudor）告訴實驗組的11位孩童，他們有嚴重口吃，必須採取治療；另外告訴對照組的孩子，他們的語言能力良好，接受治療能再更上一層樓。
當實驗組孩童說話時，瑪麗會刻意打斷，警告他們已出現口吃狀況，糾正他們應該怎麼說話，並不斷重複教導：「如果你覺得自己口吃的話，在說出口前先吸一口氣。」、「一旦發現自己口吃，要馬上停下來，然後再重複說一次。」、「如果你覺得自己不會說話，那就不要開口。」、「時時刻刻關注自己講話的狀態，盡一切可能避免口吃。」

一段時間之後，實驗有了明顯的成效。圖德小姐發現，實驗組的孩童，無論原本口吃或正常者，都開始害怕說話了，他們神情緊張，掰著手指頭慢慢吐字，甚至拒絕交談。而對照組的孩童看到同伴的狀況後，開始出現嘲笑與霸凌的行為，使得實驗組的孩子更焦慮，無法集中注意力，最後產生自閉和交流困難等症狀。

實驗結果顯示，實驗組當中，6名正常兒童中的5名，以及5名口吃兒童中的3名，口語能力嚴重退化；而對照組接受「積極療法」的孩子，5名口吃者的狀況並沒有任何改善，仍舊照自己的方法說話，其中一名口吃者的狀況甚至更嚴重。
圖德在實驗結束後，繳交了256頁的畢業論文，她在論文中寫道，「我曾經堅信他們會復原，然而，事實是我們已經造成不可磨滅的負面影響。」事後她也表示，實驗讓她產生人性掙扎，每次向教授遞交實驗報告時，都希望能中止實驗，但教授似乎只關心結果有沒有符合他的推論，而不是這些可憐的白老鼠。後來，在溫德爾致力於發表理論、受邀多場演講時，對此次實驗隻字未提。