1. 参考文献 ¶

Roll, M., Söderström, P., Mannfolk, P., Shtyrov, Y., Johansson, M., van Westen, D., & Horne, M. (2015). Word tones cueing morphosyntactic structure: Neuroanatomical substrates and activation time-course assessed by EEG and fMRI. Brain and Language, 150(2015), 14-21. http://doi.org/10.1016/j.bandl.2015.07.009

2. 研究背景 ¶

语言理解以高达6-7个音节/秒的速度进行。如果没有对即将出现的单词的预测，这种出色的表现是不可能的。在瑞典语和挪威语中，词干的声调取决于词缀。包括高声调和低声调。单词声调在促进快速单词加工方面有明显的作用。母语者会使用词干声调和后缀之间的关联来预测后缀。EEG研究表明，从声调出现约140ms开始，高声调和低声调的加工开始变得不同。低声调在预测方面比高声调的预测性更高，因为低声调可能的后缀数量较少。

语法加工依赖于左半球，但声调加工的神经基础却不那么清晰。并非所有的声调信息都主要由右半球加工。例如用于词汇语义区分的汉语声调会增加左半球颞上回的激活。预计会激活的脑区是左额下回（LIFG），因为左半球额叶和顶下小叶的激活涉及词汇声调的区分。

此项研究使用瑞典语进行测试，调查词干和后缀关联的神经基础。使用脑电图（EEG）和功能磁共振成像（fMRI）来进行记录和测量。研究假设：与高声调相比，由于低声调的预测性较强，其神经激活会增加，激活的部位为左额下回中BA47、STG中的BA22和BA41/42。后缀激活应在150毫秒内发生，以使单词声调在较快的语速下成为有用的提示。

先前研究发现无效后缀会在后缀开始后400-600ms之间产生增强的正波，被解释为类似P600，即对不正确单词形式的重新加工。但如果被试根据声调来预测后缀，则P600可能还会反映被试对单复数预测失败的纠正。在这种情况下，无效提示可能会增加顶下小叶（IPL）的激活，因为该脑区会参与数字加工。

3. 研究方法 ¶

a.被试 ¶

18名右利手瑞典母语者，均为隆德大学的本科生。

b.刺激和程序 ¶

被试执行了一项单复数判断任务。要尽快确定句子中的人获得了“一个”还是“几个”的东西，通过按下按钮来进行判断。为避免ERP效应是由于被试在任务中关注后缀导致的，在一半的实验中使用了控制任务，即在句子结束时尽可能快地交替按下左右按钮。测量了任务的反应时间。

实验有两个因素：声调（高低）和有效性（有效，无效），共四个条件。每个条件有60个句子，共240个，分为4个模块，以伪随机顺序呈现。被试间的刺激顺序、任务和哪只手进行反应是平衡的。

所有句子都有相同的音节结构：‘Kurt got the-hat/hats for Christmas’。为避免关注关键名词，使用最后一个介词短语（for Christmas）作为句调重音，刺激名词包含两个音节，在词干和后缀之间存在无声的停顿。关键名词也与周围的句子材料之间有无声的停顿。将词干声调和后缀以有效和无效提示的组合进行拼接。

4.数据分析 ¶

词干声调的时间窗口是关键词的第一个音节中的词干元音起始时间（a in hatten）。后缀的时间窗口是后缀音节的开始时间，hatten/hattar中的[t]。使用刺激前200 ms的时间窗口进行基线校正。计算各个ERP的均方根（gRMS），并进行重复测量方差分析。观察对无效提示后缀特别敏感的脑区和声调激活的区域。

5.结果 ¶

a.行为结果 ¶

单词声调作为有效提示的后缀比无效提示的加工速度更快。有效性和单词重音的交互作用分析发现，与高声调相比，低声调为更强的预测指标。在低声调单词中，有效后缀的加工速度明显快于无效后缀。高声调中有效提示后缀的时间优势并不明显。

b.ERP结果 ¶

与高声调相比，低声调在136-280毫秒之间出现左偏分布，产生了更大的负波。左半球中央和后部中发现词干声调的激活效应。为了进一步了解该效应，计算了RMS。发现低声调的峰值出现在136 ms的左半球后部，其后的峰值出现在256ms的左半球前部。假设低声调的ERP效应是由于其对后缀的预测性较强，其原因是被试在低声调条件中出现了对有效提示的反应时间优势。

c.功能磁共振成像结果 ¶

低声调在左半球初级听觉皮层（A1，BA41），颞上回（STG，BA22），颞中回（BA21），颞极（BA38）和额下回（IFG，BA47和BA45）和额叶岛盖部（BA44）引起激活。IFG、额叶岛盖部和颞极有显著的半球和词干声调的交互作用。左半球的词干声调效应大小是右半球的两倍以上。

相关性和比较：在136 ms的早期峰值之后，某些脑区的RMS与BOLD显著相关，包括左半球A1，STG和IFG。256毫秒的峰值之后在左半球IFG（BA47）中RMS与BOLD显著相关。与高声调相比，对低声调较大的激活还表现在左岛叶（BA13）和右半球STG（BA22）。没有脑区表现出对高声调的明显激活优势。

有效和无效提示后缀的ERP波形相似，为晚期出现的正波峰值。无效提示后缀的gRMS峰值出现时间比有效提示后缀更晚且峰值更大。这种差异可能是由于有效提示的后缀加工得更快。与有效提示相比，无效提示在左半球顶下小叶（IPL）中产生了增强的激活。

6.讨论 ¶

对于词干声调和后缀的联系，快速的神经反应和脑区激活集中在左半球。基于结果，该联系会涉及以下时间窗口和皮层：声调出现后约140毫秒，在初级听觉皮层（BA41）中区分声调，并立即激活STG（BA22）中的语音表征。识别声调后立即进行后缀预测（IFG（BA47）。

由于与低声调相比，未发现高声调激活其他的脑区，因此这两种音调可能会激活相同的脑区。但由低声调比高声调具有更强的预测性，因此会导致激活增强。

在声调有效提示的情况下，后缀预测可引起IFG的激活，并在120毫秒、256毫秒达到峰值。而提示无效会导致顶下小叶的激活增加（参与数字加工）。顶下小叶的激活说明加工的是后缀的语义，而不是形式。论文原文