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人类与高级灵长类动物在语言能力上的核心差异之一在于是否具有加工复杂层级化结构的能力,以及在多大程度上利用自上而下的预期和交际环境的信息来理解意义。在种系发生的过程中,人类大脑也发展出相应的神经机制,负责协调多重语义制约关系,从而实现这两项重要的语言能力。本论文通过四个研究,试图从认知、神经层面回答四个问题:第一,不同结构层级上的语义整合是否、如何具有不同的神经表现;第二,高、低结构层级上的语义整合过程之间如何发生交互作用:第三,人们如何利用语境信息(语境预期与语境合理性)来构建层级结构上的意义表征;第四,基于语境和任务环境的预期如何在语义表征建构过程中发生交互作用。
研究一采用事件相关电位技术,考察不同句法层级上语义加工的脑电模式。研究采用具有复杂层级结构的句式,“主语名词+动词+数词+量词+宾语名词”,其中宾语名词受到低层级量词短语和高层级动词选择性限制的约束。通过操纵不同结构层级上句子成分之间的语义合理性,来观察高、低层级语义整合困难是否表现出相同的神经机制。相比语义合理的条件,低层级上语义不合理(量词-名词语义搭配不合理)引起N400效应;高层级上语义不合理(动词-名词语义搭配不合理)引起N400+左半球后部P600效应。高、低层级上语义同时不搭配引起的N400效应等于低层级上语义不搭配引起的N400效应。这些结果表明,不同层级上的语义加工具有不同的神经机制;高、低层级上的语义整合过程并不独立而是相互作用的。N400效应可能反映同一层级内的语义整合,而左半球后部P600效应可能反映跨层级的语义整合,当高层级语义整合发生困难时,句子加工系统协调不同层级上的语义过程。
研究二利用功能核磁共振成像技术,进一步考察不同层级结构上的语义加工在额叶与顶叶皮层上是否具有不同的激活模式。采用与研究一相同结构的句子,操纵宾语名词与不同结构层级上句子成分(动词、量词)之间的语义合理性;采用低难度任务(被动阅读句子,并对其中一小部分句子做语义合理性判断),降低了一般性执行功能参与语义加工过程的可能性。结果表明,相比合理句,不合理句激活了后部脑区,且低层级上的效应比高层级上的效应有更强、更广泛的分布。高层级语义合理性额外激活了右侧颞.顶联合区(TPJ),反映了注意焦点从低层级语义到高层级语义的重新定向过程;低层级语义合理性额外激活了双侧背侧扣带后回和左侧前楔叶,反映了注意焦点从预期刺激表征到实际刺激表征的转移过程。相比不合理句,合理句激活了双侧额下回,并延伸到双侧岛叶与双侧内侧额上回。在额下回与内侧额上回,高层级上的语义过程激活的区域比低层级上的语义过程激活更靠后部,左侧额下回的岛盖部(BA44)选择性地对高层级上语义过程敏感,反映了复杂结构句子中语义表征的成功建构或选择。这些结果表明,在句子理解过程中,前额叶与顶叶的不同区域分别负责高、低不同结构层级上的语义加工过程。
研究三通过一个事件相关电位实验,考察语境预期和语境合理性如何影响复杂层级结构上的语义加工过程。研究采用另一种汉语复杂层级结构的句式,“主语名词+动词+形容词短语+宾语名词",操纵语境合理性、语境对宾语名词位置可能出现词语的预期强度、以及宾语名词与不同层级句子成分之间的语义合理性。结果表明,在语境合理(即动词与形容词合理搭配)的情况下,相比合理句,不合理句(即宾语与语境不搭配)在宾语名词上有N400效应和中央顶区分布的P600效应,且高预期语境条件下的P600效应更大。在语境不合理(即动词与形容词不搭配)的情况下,相比合理句,不合理句在宾语名词上有N400效应,但没有P600效应。这些结果表明,在高层级上语义整合发生困难时,读者利用语境预期来解决整合过程发生的困难;当语境对特定词语有强烈预期时,重新分析过程可能被发动,用来监控和/或解决基于预期的语义表征和基于实际刺激的语义表征之间的冲突。
研究四通过三个事件相关电位实验,考察在复杂层级结构语义加工过程中,任务环境如何与语境预期发生交互作用。本研究采用与研究三相同的句式,操纵了强调不同加工策略的任务类型(语义合理性判断任务,阅读理解任务,预期任务)、语境预期强度、以及形容词一名词短语的语义合理性。语义判断任务可能需要更深入地检查预期、语义合理性,阅读理解任务对预期、语义合理性检查要求不高;预期任务需要被试深入思考、对下面的刺激词做出预期,但不需明显地对句子语义合理性做检查。实验结果表明,不管哪种任务,相比语义合理句,语义不合理句都在宾语名词上引起N400效应,此效应在低预期语境句中比在高预期语境句中更大。在语义合理性判断任务下,相比低预期不合理句,高预期不合理句引起了P600效应。在阅读理解任务下,这个P600效应消失。在预期任务中,P600效应重新出现,且比语义合理性判断任务下的P600效应更大,出现时程更早。这些结果表明,句子理解过程中,即使关键词不能与同一个短语的成分进行语义整合,人们也会试图把这个关键词整合进句子语境之中。语义P600效应可能反映了不同任务要求下加工系统对短语内词汇语义整合过程、关键词与语境整合过程之间的协调。
综上所述,通过考察具有复杂层级结构的句子加工,本论文揭示了不同层级结构上语义过程的认知神经机制,揭示了句法层级、语境预期和任务环境之间的相互作用关系。