神经语言学视角下句子加工的个体差异研究及其展望

作 者:

作者简介:
卞京,南京师范大学外国语学院讲师,博士,研究方向:神经语言学、二语习得;张辉,南京师范大学外国语学院教授,博士生导师,研究方向:认知语言学、神经语言学(江苏 南京 210097)。

原文出处:
外语教学

内容提要:

句子加工领域的ERP研究一般认为,同一群体所引发的脑电成分应该是稳定的、同质的。然而,近年来的一些研究发现,即使在同质性群体中,不同被试所引发的脑电效应也各不相同,并且此类情况在母语和二语句子加工中均有发现。个体差异所导致的效应叠加使得通过总平均分析得到的脑电结果无法真实表现句子的在线加工过程。为此,本文将在以下几个方面对句子加工中神经认知的个体差异研究进行介绍:1)概述神经语言学视角下母语和二语加工的个体差异模式;2)聚焦个体差异的影响因素、理论解释和分析方法;3)从理论建构和技术手段两个方面对未来有关个体差异的研究方向做出展望,以期推动个体差异的神经认知机制研究。


期刊代号:H1
分类名称:语言文字学
复印期号:2021 年 09 期

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      自20世纪80年代以来,事件相关电位(event-related potential/ERP)技术开始被运用到与语言相关的神经认知机制研究中。这一研究方法主要是通过对大脑皮层的电生理活动进行总平均叠加来探究语言加工的神经动力学过程。然而,越来越多的研究发现,即使在同一类别的研究群体中,个体的脑电反应仍然在振幅和极性方面存在系统性差异。个体差异的存在意味着通过总平均分析得到的脑电结果无法对研究群体的语言加工过程提供系统性阐述,同时也对探索脑电研究的新方法提出了要求。有关语言神经认知机制的个体差异研究主要关注同质性群体中的不同个体加工语义和句法的神经认知差异以及这些差异产生的因素。张辉、纪晓丽(2021)已经就母语和二语神经认知的个体差异模式、产生原因等方面进行过具体论述。但该文仅简略涉及了个体差异的影响因素,且没有就个体差异的理论解释、分析方法等进行详细阐述。为此,本文将在以往研究基础上进一步讨论母语和二语句子加工中个体差异的影响因素,聚焦于神经认知视角下个体差异的理论解释和分析方法,并对未来的研究方向做出展望。

      在具体阐述母语和二语加工的个体差异之前,我们将首先简要介绍ERP技术以及与语言相关的ERP成分。事件相关电位(ERP)是指通过外部刺激(例如要求被试阅读某一单词)在大脑皮层所诱发的高级功能电位。ERP是在对自发性电位(electroencephalogram/EEG)研究的基础上发现的。尽管EEG被看作是记录大脑活动的重要来源,但是仅仅依赖EEG数据很难提取与特定心理活动相关的神经认知过程。因此,ERP技术应运而生。由于心理活动产生的脑电信号(即ERP)波幅通常低于EEG,因此很容易被掩盖在自发电位中。ERP技术就是通过计算机叠加和平均操作将ERP信号从自发电位中提取出来并进行进一步研究的实验手段。有关语言神经认知机制的ERP实验通常采用违反范式,即同时向被试展示语法违反句(包括特定的语义和句法规则违反)以及与其对应的语法合理句(除实验条件外,其余变量保持一致),从而探究实验条件激活的脑电成分(Caffarra et al.2015:32)。根据以往的ERP实验结果,与母语和二语句子加工相关的脑电成分主要包含以下四类:早期左前额负波(EIAN)、左前额负波(LAN)、N400以及P600。ELAN是指出现在150~250秒窗口内的负性脑电成分,主要分布在大脑前侧偏左区域。该成分反映了早期短语结构信息的自动加工(Hahne & Fiederici 1999)。LAN是指出现在300~500毫秒窗口内的前额负波,通常具有左侧偏向特征,这一成分主要反映了形态和句法信息的自动加工(Friederici 2002)。N400也是出现在300~500毫秒窗口内的负波成分,但是与LAN不同,N400主要分布在大脑中央以及后侧区域。该成分主要负责语义和词汇信息的加工(Kutas & Hillyard1980)。P600是指在500~900毫秒窗口内所引发的正波,主要分布在中央及颞叶脑区。这一成分被认为与句法的整合与再分析(Osterhout & Holcomb 1992),复杂句法结构的加工(Kaan et al.2000),信息的监控、核查以及再加工有关(Kolk & Chwilla 2007)。

      基于上述对ERP技术以及ERP成分的介绍,文章第二部分将扼要介绍母语和二语神经认知的个体差异模式(详见张辉、纪晓丽2021);第三部分主要讨论神经认知视角下母语和二语句子加工中个体差异的影响因素;第四部分具体论述个体差异的理论解释;第五部分详细说明个体差异分析方法的操作步骤,并在文章最后就理论建构以及手段创新两个方面对未来有关个体差异的研究方向做出展望。

      2.神经语言学视角下母语和二语加工的个体差异模式

      母语句子加工的个体差异研究最早可以追溯到Osterhout(1997)对母语句法加工的ERP研究中。通过脑电总平均叠加,他发现句法违反(如The boat sailed down the river SANK)引发了N400-P600双阶段加工模式。但是,个体差异分析则发现一部分被试引发了N400,另一部分被试引发了P600,两者叠加产生了N400和P600的双阶段加工模式。由此不难发现,通过总平均叠加得到的脑电模式并不能真实反映被试对句子加工的在线过程,而仅仅反映了不同个体对句法违反效应的简单之和。此外,N400和P600的叠加还可能会造成LAN这一伪迹成分的产生。例如,Tanner & Van Hell(2014)通过对母语形态加工的ERP研究发现,动词时态和一致关系违反均在脑电总平均分析的前提下引发了LAN-P600双阶段加工模式。然而,个体差异分析发现,不同被试在形态违反条件下表现出了从N400到P600的连续性加工模式,即随着被试P600效应的增强,其N400效应会发生减弱。由于P600效应在脑区右侧更为显著,其在300~500ms窗口内和N400效应相互抵消,进而形成了N400的左侧偏向特征,让人误以为是LAN。此外,二语句子加工的ERP研究也发现了类似的个体差异模式。例如,Tanner et al.(2013)通过ERP手段探究了以英语为母语的德语学习者对主谓一致的加工。脑电总平均分析发现,二语句法违反引发了N400-P600双阶段加工模式。但是,个体差异分析发现,一部分学习者引发了N400,一部分学习者引发了P600成分,两者叠加产生了N400-P600模式。这一结果和Osterhout(1997)对母语句法加工的研究发现一致。同样,总平均分析也可能在二语加工过程中产生类似LAN的伪迹成分。例如,Tanner et al.(2014)发现,当采用总平均分析方法时,句法违反在300-500毫秒引发了左侧偏向的负波以及随后的P600成分。而个体差异分析显示,一部分被试引发了N400,一部分被试引发了P600,两者叠加产生了类似LAN的违迹。最后,N400和P600的叠加还可能会导致脑电效应的缺失。例如,Abdollahi & Van Hell(2016)发现二语学习者在加工西班牙语性一致违反时没有产生任何脑电成分。但是,个体差异分析显示,有一半被试引发了N400成分,一半被试引发了P600成分,两者在总平均后效应发生了弱化,使得脑电成分不复存在。

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