句法加工的fMRI研究

侯 靜

句法加工的fMRI研究

侯 靜

句法加工是語言理解中的重要環(huán)節(jié),句法加工的腦機(jī)制問題是心理語言學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的重要研究內(nèi)容。功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，簡稱fMRI)的出現(xiàn)為研究語言加工提供了一種新的信息資源，它能對(duì)句子中不同位置發(fā)生的大量語義分析操作進(jìn)行檢測，為研究語言的腦機(jī)制提供證據(jù)。詳細(xì)闡述了如何運(yùn)用fMRI來研究各種句法加工，并對(duì)當(dāng)前的句法加工研究及fMRI技術(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

fMRI；句法加工；心理語言學(xué)；認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)

一 引言

語序是指文法上的詞匯順序，任何語言都有主詞、受詞、動(dòng)詞之分，因此就出現(xiàn)了語序和語法格問題，多數(shù)語言都有一種主要語序，只是有時(shí)不止一種；另一方面，有些語言由于格變化相當(dāng)?shù)厍宄蚨Z序相當(dāng)?shù)刈杂?。因此，?dāng)人們在決定句法結(jié)構(gòu)建構(gòu)過程中采用何種語言屬性時(shí)，語序自由度將是一個(gè)非常好的維度。

同漢語、英語等語言相比，拉丁語、荷蘭語、德語等語言的語序要更為自由，混雜現(xiàn)象在其中非常普遍。在表現(xiàn)形式上，多重混雜句與不符合語法規(guī)則的句子很相似；在可接受度上，不符合語法規(guī)則的句子稍低于多重混雜句。雖然，從符合到不符合語法規(guī)則的句子在可接受度上呈下降趨勢，但它們之間的差異不如符合語法規(guī)則但復(fù)雜度不同的句子間的差異顯著。如何確定符合與不符合語法規(guī)則的句子間的差異呢？隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，人們開始將諸如功能性磁共振成像(fMRI)之類的腦成像技術(shù)運(yùn)用于心理語言學(xué)的研究，這使得對(duì)句子中不同位置發(fā)生的大量語義分析操作進(jìn)行檢測成為可能。fMRI是一種非常有效的研究腦功能的非介入技術(shù)，它以磁共振成像為基礎(chǔ)，利用耗氧量的增加來建構(gòu)腦活動(dòng)圖像，其優(yōu)點(diǎn)是傷害性較小，應(yīng)用安全，具有較高的空間分辨率，而且成本較低。近10年來，該技術(shù)在探測腦的語言功能方面取得了令人矚目的成就。

二 fMRI在句法加工研究中的應(yīng)用

研究句法加工的腦定位問題，目前主要采用腦損傷方法和腦成像技術(shù)，通過讓被試進(jìn)行各種涉及句法加工的操作，考察這些加工所涉及的腦區(qū)。常用的涉及句法的實(shí)驗(yàn)任務(wù)主要包括理解具有詞類違反的句子、理解具有其它句法違反的句子以及進(jìn)行各種句法操作。

為探討句法結(jié)構(gòu)復(fù)雜句與不符合語法規(guī)則的句子在加工過程中的神經(jīng)解剖關(guān)聯(lián)，研究者運(yùn)用fMRI技術(shù)開展了一系列研究。對(duì)符合語法規(guī)則的句子來說，其復(fù)雜度操作的神經(jīng)解剖關(guān)聯(lián)是由回歸分析中作為預(yù)測變量的可接受度決定的。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定句子的可接受度時(shí)，最相關(guān)的腦區(qū)位于大腦左半球下額腦回頭蓋骨下方的頂端?？山邮芏容^低的句子會(huì)呈現(xiàn)更多的腦激活反應(yīng)，該反應(yīng)區(qū)主要位于下額腦回后部三分之一處下方和Broca區(qū)中心。在一項(xiàng)以聽覺方式呈現(xiàn)正常句與假語詞句的研究中，同樣觀察到多重混雜句在Broca區(qū)呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的激活反應(yīng)，該研究為復(fù)雜性效應(yīng)收集了大量的證據(jù)。但是，不符合語法規(guī)則的句子的激活反應(yīng)并未在顯現(xiàn)復(fù)雜性效應(yīng)的腦區(qū)發(fā)現(xiàn)，反而在大腦左半球下額葉的另一腦區(qū)發(fā)現(xiàn)。fMRI圖像顯示，非語法性效應(yīng)的激活部位比符合語法規(guī)則的復(fù)雜句的激活部位略微靠后。此外，加工符合語法規(guī)則的句子時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)右半球比左半球分布著更多的激活反應(yīng)，而不符合語法規(guī)則的句子則剛好相反?？傊?，復(fù)雜句在Broca區(qū)的激活反應(yīng)與不符合語法規(guī)則的句子在后頭蓋和頂骨的激活反應(yīng)仍在觀察中，研究者期望這些反應(yīng)能對(duì)應(yīng)于復(fù)雜性和非語法性。雖然后額蓋區(qū)不太可能和句法違例有關(guān)，但新近研究發(fā)現(xiàn)，在檢測不符合語法規(guī)則的句子時(shí)，后額蓋區(qū)可能起著至關(guān)重要的作用。

根據(jù)以往研究，Broca區(qū)激活反應(yīng)的增加與混雜論元的數(shù)量有關(guān)。如果假設(shè)句法轉(zhuǎn)換是造成句子混雜的主要原因，那么在重構(gòu)底層句子結(jié)構(gòu)時(shí)必須依據(jù)表層結(jié)構(gòu)。重構(gòu)過程中所需的句法轉(zhuǎn)換越多，Broca區(qū)的激活反應(yīng)就越大。根據(jù)最小鏈接原理，語義分析旨在竭力減少句法鏈。句子建構(gòu)的鏈越多，無法定位的名詞短語(NP)就越多。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)句，混雜句有更多的鏈，這或許可看作是Broca區(qū)激活反應(yīng)增加的一種解釋。根據(jù)該解釋，在fMRI實(shí)驗(yàn)中觀察到的混雜句的腦激活反應(yīng)與以往運(yùn)用事件相關(guān)電位技術(shù)(ERP)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間應(yīng)存在某種關(guān)聯(lián)。ERP研究發(fā)現(xiàn)，語義分析時(shí)，句法假設(shè)與知覺輸入的短暫錯(cuò)配會(huì)引起一個(gè)額中回負(fù)波。因?yàn)槊恳粋€(gè)NP都會(huì)引起一種混雜負(fù)波，所以可以假定將這些負(fù)ERP成分相加便是在fMRI研究中所觀察到的激活反應(yīng)差異；另有研究發(fā)現(xiàn)，句子中引導(dǎo)轉(zhuǎn)換加工所需的組成成份在大腦左半球的前額皮層上也引起了負(fù)ERP反應(yīng)。因此，當(dāng)每一個(gè)NP在重構(gòu)底層結(jié)構(gòu)的過程中表現(xiàn)出轉(zhuǎn)化操作需求時(shí)，將其相加便是在fMRI研究中所觀察到的參數(shù)復(fù)雜性效應(yīng)。但由于fMRI的時(shí)間分辨率較低，所以很難對(duì)此推論進(jìn)行評(píng)估。雖然fMRI可檢測出由暫時(shí)性或僅幾毫秒長的認(rèn)知事件引起的大腦激活反應(yīng)變化，但到目前為止該技術(shù)仍無法將每一個(gè)迅速連接的短暫連續(xù)事件加以分離。

三 結(jié)語與評(píng)價(jià)

心理語言學(xué)家常用詞匯決策、舊詞命名、自我定速閱讀等心理測驗(yàn)技術(shù)研究句子加工，而利用這些技術(shù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)任務(wù)均基于句子理解的正確率與速度，并不能充分說明其腦機(jī)制。fMRI為研究語言加工提供了一種新的信息資源，它能反映行為研究中易混淆的認(rèn)知加工子成分的主要神經(jīng)，并對(duì)之前的行為與電生理學(xué)研究做很好的補(bǔ)充。雖然fMRI提供的功能性神經(jīng)解剖圖像使語言加工研究受益匪淺，但其成像原理使實(shí)驗(yàn)手段本身的精確度不可能是理想化的，因而并非所有差異都會(huì)在實(shí)驗(yàn)研究中呈現(xiàn)。但毋庸置疑的是，如今fMRI已經(jīng)成為研究大腦思維活動(dòng)的一種強(qiáng)有力的工具。

1. 常欣：認(rèn)知神經(jīng)語言學(xué)視野下的句子理解[M]．北京：科學(xué)出版社，2009年

2. 高兵 曹暉 曹聘：句法加工的腦機(jī)制[J]．心理科學(xué)進(jìn)展，2006，14(1)：32-39

3. Carreiras M, Clifton C E. The on-line study of sentence comprehension: eyetracking, ERP, and beyond[M]. New York: Psychology Press, 2004.

4. Friston K. Imaging cognitive anatomy[J]. Trends in Cognitive Sciences, 1997, 1, 21-27

5. R?der B, Stock O, Neville H, et al. Brain activation modulated by the comprehension of normal and pseudo- word sentences of different processing demands: A functional magnetic resonance imaging study[J]. NeuroImage, 2002, 15, 1003-1014

6. Kuperberg G R, Holcomb P J, Sitnikova T, et al. Distinct patterns of neural modulation during the processing of conceptual and syntactic anomalies[J]. Journal of Cognitive Neuroscience, 2003, 15, 272-293

7. Kemtes K A, Kemper S. Younger and older adults’ on-line processing of syntactically ambiguous sentences[J]. Psychology and Aging, 1997, 12, 362-371

8. Schlesewsky M, Bornkessel I, Frisch, S. The neurophysiological basis of word order variations in German[J]. Brain and language, 2003, 86, 116-128

9. Hoen M, Dominey P F. ERP analysis of cognitive sequencing: A left anterior negativity related to structural transformation processing[J]. Neuroreport, 2000, 11 (14), 3187-3191

10. Dehaene S, Naccache L, Cohen L, et al. Cerebral mechanisms of word masking and unconscious repetition priming[J]. Nature Neuroscience, 2001, 4, 752-758

fMRIResearchofSyntacticProcessing

Hou Jing

The syntactic processing is an important part of the language comprehension. The brain mechanism of syntactic processing is a major research area of the psycholinguistics and cognitive neuroscience. The application of the fMRI provides a new approach for the research of syntactic processing, and it can tests the parsing which happens in the different position of the sentence and provides us with the proof for the brain mechanisms of the language research. This article studies how to use the fMRI to analyze the syntactic processing and assesses the functions of fMRI.

fMRI；syntactic processing；psycholinguistics；cognitive neuroscience

ClassNo.:H043DocumentMark:A

陳硯秋 蔡雪嵐)

侯靜，在讀碩士，西北師范大學(xué)，甘肅·蘭州。郵政編碼：730070

1672-6758(2010)01-0139-2

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