预测形式和意义：来自大脑电位的证据

文献：Ito, A., Corley, M., Pickering, M. J., Martin, A. E., & Nieuwland, M. S. (2016). Predicting form and meaning: Evidence from brain potentials. Journal of Memory and Language, 86, 157–171. http://dx.doi.org/10.1016/j.jml.2015.10.007

原文

1.文章概述 ¶

通常假设预测是通过所谓的预激活机制发生的，即单词含义、语法或形式的某些方面在预测单词出现之前被激活。但目前如何被预激活尚不清楚，一种解释是基于产出预测，即使用理解者的产出系统进行预测。在这种情况下，在没有意义预激活的情况下，形式的预激活不会发生，因为语言生产系统首先获取意义，然后将意义信息映射到形式信息上。

基于产出的解释：因为理解者用产出的机制来预测，产出的顺序是先意义再形式，那么理解的预测顺序相同。全面实施用于预测的产出系统需要时间和资源。这意味着理解者在困难的情况下可能会在没有预激活形式的情况下预激活意义，但不会在没有预激活意义的情况下预激活形式。

本文使用ERP研究形式和意义预激活之间的关系。

24个英语单语被试，平均年龄21.4岁

  • 实验刺激

一共160个items，有一个上下文，句子中有一个关键词，接句子的最后一个词。预测条件：关键词是可预测单词；形式条件：关键词是和可预测词语音或正字法相关的词，包括单词的开始重叠 (card-cart, 15% ）、单词的结尾重叠(luck-duck, 53.8%)、都重叠 (age-ace, 23.8%)、插入单个字母 (air-hair, 5.6%)、删除单个字母(cold-old, 1.9%)；语义条件：关键词和可预测词语义相关；不相关条件：关键词和可预测词在形式和意义上都不相关。

  • 验证items：

1.填空可能性的预测试：36名被试使用备选词来完成填空，如果不是最常用词或者可填空率低于30%的词被排除。平均填空率80%。

2.检验句子的合理性：48名被试检验排除目标词后句子的合理性。打分1-5，排除可预测条件下低于3.5分的句子或其他条件下超过3的句子。

3.词汇性质

表1

  • 实验过程

160个句子被平均分成4个list，每个list只包含每个句子的一种条件。64个合理的filler句子。每个被试看104个合理的句子和120个不合理的句子。

被试安静地从计算机显示器上阅读句子，以固定的速度逐字呈现（300 毫秒的词持续时间，200 毫秒的词间间隔；句子的最后一个词的持续时间为 600 毫秒）。每个句子后出现一个固定十字，被试可以按键开始下一个句子。25%的试次中出现一个是否问题，实验大约持续40分钟。

  • EEG记录和数据处理

EEG 参考乳突平均值并进一步过滤（0.019-20 Hz 加 50 Hz 陷波滤波器）。数据被分割为 1200 ms 时期（相对于关键词开始为 200 到 1000 ms），使用在 BrainVision Analyzer（Brain Products）中实施的 Gratton 和 Coles 回归程序校正眼动，基线校正到 100 到0 ms，自动筛选运动或电极伪影（最小/最大允许振幅 = 75/75 lV），并根据每个参与者的条件取平均值。每个条件下去伪迹（artefact-free）试验的平均次数为 37，不同条件下没有差异。

  • 数据分析

在 N400 时间窗口 (350–450 ms) 和 LPC 时间窗口 (F1/F3/FC1/FC3/CP1/CP3/P1/P3 加上右半球等效电极) 的每个条件下计算平均振幅 ( 600–1000 毫秒）。使用 4（条件：可预测、形式、语义、无关）x 2（半球：左、右）x 2（前部：额叶-中央、中央-顶叶）重复测量方差分析测试条件和头皮分布的影响。在适当的时候，报告了 Greenhouse-Geisser 修正和修正的 F 值。仅报告 p < .1 的统计结果。此外，将项目分为高和中完形概率集，通过完形填空方差分析测试完形概率对某个条件的影响，重点关注相关条件。

图1

不合理的情况比可预测的情况激发更大的N400，N400效应广泛分布，在大多数通路可见。形式条件下也有N400后增强型正偏转。

  • N400时间窗

有一个显著的条件主效应，显著的条件和anteriority的交互作用。相比前面的通路，后面的通路的N400效应更明显。所有非预测性条件下激发的N400效应比预测性条件下更大。语义条件下相比不相关条件，有减小的N400效应。

  • N400 LPC时间窗

显著的条件和anteriority交互作用，条件和半球的交互作用边缘显著，条件、anteriority和半球也边缘显著。之前的研究中显示LPC在后部通路更大，于是本研究分别进行了条件和anteriority交互作用的方差分析，发现条件只在后部通路有边缘显著效应，在前部通路没有。形式相关的词相比其他条件会触发一个增强的正波。

  • 填空率的效应

研究观察到的 N400 和 LPC 调制（modulations）是否取决于可预测单词的完形填空概率。进行条件和填空概率的方差分析，二者都有显著主效应，有一个边缘显著的交互作用。比较语义和不相关条件的后续 t 测试表明，N400 在高填空率子集 （M = 2.3 lV， SD = 3.3）， t （47） = 4.9， p < .001， 但不是在中填空率子集 （M = .75 lV， SD = 3.2）， t （47） = 1.6， p = .1. 在高填空和中填空子集中观察到形式条件 （相对于不相关的情况） 没有 N400 减少， ps > .3 。

对于形式预测的LPC分析，条件有显著效应，填空率有边缘显著效应，有显著的交互作用。对于高填空的句子，相比预测条件、语义条件和不相关条件，形式条件有LPC效应。相反，中等填空，不相关条件有一个相比预测条件、形式条件和语义条件的负迁移。

本文研究读者是否预先激活语义特征和（语音/正字法）形式特征在高填空的句子上下文中，其中可以做出强烈的词汇预测。与不相关的单词相比，与高填空目标词在语法上相关的关键词导致 N400效应减弱。与形式相关的单词没有显示 N400 减少，但与其他条件相比，导致 N400 后增强正波（后 LPC）。N400 结果表明，被试预先激活语义，但不是形式信息，而 LPC 效应则表明被试检测到该形式与可预测单词的相似性。这两种效果都只有在高填空句中是强大的，即使中等和高填空在合理性和其他相关变量上是匹配的。这一有力证据表明，这两种影响都来自对目标词含义的预测。

但是实验1未解决的问题是形式预激活是否从来没有发生，或者是否只在有些实验条件下发生。

实验 1 没有产生形式预激活的证据。读者可能只是没有预先激活可预测单词的形式。然而，也有可能只有在时间或资源允许的情况下才预先激活形式，正如基于生产的预测解释所预测的那样。

实验2增加单词之间的SOA，从500ms增加到700ms。700ms的SOA也被用作长 SOA 条件，用于调查句子处理期间预测的呈现率和词启动研究。

24个英语母语，平均年龄20.3岁，没有参加过实验1

  • 刺激

和实验1一致，除了SOA被增长到700ms

  • EEG

数据的处理方式与实验 1 相同。实验 2 中每个条件的去伪迹试次的平均次数为 36，不同条件之间没有差异。

对数据的目视检查表明，所有不合理的条件引起的 N400 比可预测的条件更大，并且语义条件的 N400 效应降低（见图 2），正如在实验 1 中也观察到的那样。形式条件引起的最大所有条件中后通道的 LPC。

图2

  • N400时间窗

有显著的条件效应，显著的条件和anteriority交互作用。相比前部通路，在后部通路有更强的条件效应。所有不合理的条件比可预测的条件引出更大的 N400s，但语义条件引出的 N400s 相对于形式和不相关的条件减少了。

  • LPC时间窗

有条件的显着交互作用，这是由于条件对后通道的影响显着，但不是在前通道。与实验 1 类似，后通道的成对比较显示，相比所有其他条件，形式条件引起了相对增强的正波。

  • 填空率的效应

对于N400，条件和填空有显著交互作用，条件在高填空的句子中有显著影响，在中填空的句子里没有。高填空句子中，相比不相关的条件，形式和语义条件N400s效应减少。对于LPC，在所有条件下通过后通道的完形填空方差分析显示，条件有显着影响。然而，完形填空的影响和完形填空对条件的相互作用都不显着。

  • 实验间比较：SOA 的影响

两个实验结果之间的关键区别在于，实验 2 中的高完形填空题中的形式相关词存在 N400 调制，而实验 1 中不存在。独立样本 t 检验揭示了 SOA 的显着影响。在LPC时间窗，独立样本 t 检验比较相同的 2 个条件显示 SOA 没有显着影响。

实验 2 研究了当句子以比实验 1 (500 ms SOA) 慢的呈现速率 (700 ms SOA) 呈现时，是否会发生形式特征的预激活。实验 2 部分复制了实验 1；与不相关的词相比，语义相关的词引出的 N400 减少，而与形式相关的词引出相对于所有其他条件的更高的后期积极性。然而，与实验 1 不同的是，与形式相关的词在高完形填空题中表现出 N400 减少，并在中等完形句子和高完形填空句子中引起 LPC 效应。结果表明，被试预先激活了高度可预测的词的形式，而不是中等可预测的词。结果还表明，被试者检测到了与形式相关的词和可预测词之间的冲突，无论形式特征是否被预先激活。

当前语言理解的神经生物学解释假设通过预激活进行词汇预测。然而，关于语言信息是如何被预先激活的知之甚少。检查了形式和意义预激活的共现模式，以测试这些模式是否与基于生产的预测解释一致。本研究调查了被试在阅读语法句子时对形式和意义的预测，而无需明确评估关键单词。与不相关的词相比，与可预测词在语义上相关的异常词引起的 N400 效应降低，并且这种效应不受 SOA 的影响。相比之下，高度可预测的形式相关词在较慢的 SOA 中引起降低的 N400 效应，这表明人们比形式更强烈地预激活可预测词的语义。与形式相关的词还在两个 SOA 中引发了增强的后 N400 后验积极性，表明通过自下而上的机制检测到预期和遇到的输入之间的形式相似性，无论形式特征是否被预激活。结果表明，即将出现的单词形式的预激活取决于读者必须预测的时间，这与基于生产的语言预测解释一致。

2.重点 ¶

1.关键词会引发正偏移，为了看LPC，是不是应该把脑电数据处理的epoch长度变长。

2.慢的呈现速率会提供时间进行联想。

3.检查items是否合适的方法。