单词识别中声调和音段信息的作用

1.参考文献 ¶

Jeffrey, G. M., & Marc, F. J. (2010). The roles of tonal and segmental information in Mandarin spoken word recognition: An eyetracking study. Journal of Memory and Language, 62(4), 407-420. http://doi.org/j.jml.2010.02.004

2.研究背景 ¶

词汇声调的早期研究提出，除了要比音段信息晚访问之外，声调对于单词识别可能是较弱的提示。但这些研究中的任务在本质上是亚词汇的，这意味着它们无需访问单词知识。此外，任务缺乏语境约束，可用的语境信息很少时音段信息占主导地位（单词），而语境信息较充足时声调信息占主导地位（句子和俗语），这说明声调信息在词汇访问中的作用比想象的要高。

声调在语音识别中起着相对重要作用（可能等同于音段信息）也获得了一些较新研究的支持。 在听觉词汇决策任务中发现，与控制词相比，与目标词音段相同但声调不同的启动词，词汇决策时间没有更短。这表明，声调信息通过抑制声调不同、音段相同单词来强烈限制单词激活。

研究目的：使用“视觉世界范式”研究了声调在听觉单词识别中的作用，使用眼动追踪来衡量在线听觉理解。在此任务中，将在计算机屏幕上向被试展示一系列图片，然后听与这些项目的其中一个相对应的听觉刺激。通过按下按钮或单击鼠标，要求被试识别所感知的单词。竞争词包括：音段相同、声调不同的词（音段竞争词；目标chuang2“床”—chuang1“窗”） ，初始音素和声调相同的词（同类竞争词；目标qiu2’ball’—qian2钱），最终音素和声调相同的词（韵律竞争词；目标hua1花—gua1瓜）和声调相同、音段不同的单词（声调竞争词；目标shu3“鼠”——mi3“大米”）。同类竞争词为不仅声母相同，而且初始元音、声调相同的词，以使同类竞争者不在音节开始偏离目标，而在音节的某个点偏离目标。这样做是为了模拟音段竞争词与目标的偏离点。

研究假设：在相似的时间访问声调和音段信息，并且两种类型的信息在限制单词识别方面发挥的作用相似。由于音段竞争词和同类竞争词在同一个时间点上偏离目标，因此这两种条件下，目标和竞争词注视比例的变化趋势相似。由于音素和声调与目标词相似，与不相关词相比，韵律竞争词被注视的次数更多。只与目标词声调相同的竞争者不会表现出干扰效应。

3.研究方法 ¶

24位汉语母语者，7个人的眼动数据很少，被排除在分析之外。其余的17名被试（13名女性）的平均年龄为28岁。

27个单音节词，这些词都是具象化的名词。其中七个是关键刺激，每个关键刺激有四个竞争词：音段竞争词：音段相同但是声调不同；同类竞争词，具有相同的CV和声调，但词尾音素不同；韵律竞争词：韵律和声调相同，但初始辅音不同；声调竞争词：声调相同，所有音素均不同。

选择与这些项目相匹配的图片，确保符合文化习惯。为了确保听众熟悉项目词，被试在进行眼动追踪研究之前还执行了命名任务。

被试执行了听觉视觉匹配的任务，在距离50-60厘米的显示器上看四张图片。图片在由红色圆圈组成的注视点的上方，下方，左侧或右侧。在试验中，每个阵列由一个目标词，一个竞争词（四个中的一种：音段，同类，韵律或声调）以及两个语音无关的干扰项组成，这些干扰项来自不同的竞争词集合，因此与目标或竞争词无关。基线试验由目标词和三个干扰词组成，没有竞争词。目标和竞争者的位置是平衡的，以抵消目标/竞争者定位对眼动数据的影响。

首先，将图片显示1500ms；接下来，出现注视提示；然后，经过500毫秒的延迟，通过耳机播放了听觉刺激。告知被试在注视中心点后可以自由观看任何对象。

共进行了330个试验，其中有五个试验模块，试验模块顺序是不平衡的，其中280个为试验试验（在四个条件下各70个），35个为基线对照试验，有15个是填充试验，用于平衡实验。 70项试验包括适当目标和竞争者关系的35项试验，以及目标和竞争次互换的35个试验（竞争词是听觉刺激）。这样做是为了在屏幕上显示关键图片时，听到该图片名称的概率为0.5，从而确保被试在听到听觉刺激之前不会偏向于注视目标图片。

4.数据分析 ¶

将空间划分为四个项目词和中心固定点的区域。分析中仅包括这些区域内的注视。接下来，计算了每个时间点对目标和竞争对手的注视比例。分析仅限于目标为关键刺激的试验。

在刺激出现后200-1100毫秒内分析眼动数据。考虑到计划和执行眼动时200 ms的延迟，而上限则为所有条件均已达到最大注视目标的点。对数据进行生长曲线分析以描述注视比例随时间的分布。

5.结果 ¶

（1）行为数据

重复测量方差分析表明条件对反应时和准确率没有主要影响。

（2）眼动数据

目标词注视：与基线相比，音段条件在达到目标词注视最大值的潜伏期不同；基线条件在大约925 ms时达到最大值，而音段条件在大约1025ms时达到最大值。曲线的拐点发生在两条曲线的分支附近，大约600毫秒。与基线条件相比，音段条件下音段竞争词与目标词的竞争更大，因为基线条件下目标的注视比例上升得更快，并且比音段条件更早达到最大值。 同类条件与音段条件的曲线几乎相同。这表明由于竞争词的抑制作用，在同类条件下寻找目标也存在延迟。

韵律条件与基线之间没有显着差异，韵律竞争词并没有延迟目标词的激活。最后，声调条件的分析表明，与基线相比，在试验的开始，在声调条件下更多注视目标。但是，这种模式在试验结束时发生了逆转，表明声调竞争者在试验结束时具有抑制作用。

总之，音段和同类条件都显示出对目标词的注视延迟，表明这两种竞争词都有干扰作用。通过后续分析直接比较两种条件：未能揭示出在两个条件下模型的存在显着差异。

竞争词注视：在400–800ms时间窗口内，与干扰词相比，在音段条件下对竞争词的注视比例更高。同类竞争词有相似的效应。证实在韵律条件下缺乏竞争词效应。最后，在400-800毫秒内，以干扰词相比，在声调条件下对竞争词的注视更多。

6.讨论 ¶

研究了口语识别中访问声调和音段信息的时程，以及这两种信息在限制单词识别中的作用。

结果说明口语单词识别中声调和音段信息加工是同时的，以及在限制语音上相似的单词激活方面，其作用也是相似的，这表明汉语母语者可能并行整合了声调和音段信息，这一发现对于单词识别模型有重要启示。