不同层次句法加工的ERP研究

文献：Jiang, X., & Zhou, X. (2009). Processing different levels of syntactic hierarchy: An ERP study on Chinese. Neuropsychologia, 47(5), 1282-1293. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2009.01.013

1. 研究背景 ¶

人类语言在大脑中是按照语法规则来表征的(Chomsky, 1957, 1965)。句法层次是通过将一个序列嵌入到另一个序列中形成的，从而导致不同层次复杂程度的句法。处理以复杂的分级结构和远距离依赖为特征的高层次句法结构是人类独有的一种能力，而处理由局部短语结构决定低层次的结构是人类和非人灵长类动物共有的(Fitch & Hauser, 2004; Hauser, Chomsky, & Fitch, 2002)。那么人类大脑对低层级和高层级句法结构的处理机制是否是相同的？

Friederici (2004)假设处理不同层次的句法结构涉及不同发育年龄的大脑结构，较低级句法结构由系统发育较老的结构支持，而由更高级句法结构则由系统上发育较新的结构支持。并且最近有神经成像基于人工语法规则的研究表明，对局部短语结构和长距离依赖结构的加工在空间 (Friederici, Bahlmann, et al., 2006; Opitz & Friederici, 2007)和时间(Bahlmann et al., 2006)尺度上有不同的神经关联。当违反局部短语结构时左腹前运动皮层被激活，而当违反长距离依赖结构时额下回的盖部(Broca’s area，BA 44)被激活。

自然语言的成像研究也显示了加工不同层次的句法结构违反时有不同的神经激活。并且ERP对人工规则语言的研究显示在不同层级的句法解析之间似乎存在时间动力学上的分离。

2. 本研究 ¶

本研究的主要目的就是从自然语言的理解中收集加工低级和高级句法结构之间的神经分离的证据，并通过操控把字句中的结构助词产生结构违反。一般来说，“的”字短语被助词“的”标记为形容词，“地”字短语被助词“地”标记为副词，这些短语分别预测它们所修饰的后面单词的类别，即名词短语(NP)或动词短语（VP)。“把”字句结构为S–BA–O–V，“把”字与后面的助词短语（形容词）和名词短语构成了一个相对低层级的“把”字结构，而动词前面的助词短语（副词）与前面的成分构成一个更复杂的句法结构。

图1

虚词“把”直接预测和支配后面的NP，间接约束名词-修饰语。在阅读理解中，“语法分析器”期望把后面的名词或者带“的”字的形容词性短语与名词的组合。受虚词“把”许可的形容词的出现会启动局部短语结构构建过程，将修饰语与前面的“把”以及预测的(但未呈现的)名词联系起来。修饰违反(即带-地的副词)会在这一过程中造成局部困难，并对短语产生违反效应。然而，在加工修饰动词的短语(例如，带-地的副词)时，语法分析器不仅需要在句法上将修饰语与预测的(但未呈现的)动词相链接，还需要将预测的VP与前面的把字结构(即，BA + NP)相链接，包括将VP与NP相链接。因此对修饰动词的副词短语的加工比修饰名词的形容词短语更复杂。实验通过操纵两个变量:结构类型(低层vs.高层)和语法性(违反syntactic category vs.正常控制)。通过把修饰名词的形容词短语中的“的”改为“地”产生低层级的句法违反，通过把修饰动词的副词短语中的“地”改为“的”产生高层次的句法违反。

3. 研究方法 ¶

27名右利手北大学生（15名女性，18~26岁）参与实验。

所有的关键句都是汉语的把字句，如下图2所示，每一个句子都有固定的结构，助词短语都是4字，通常由一个数词、两个重复量词和一个结构助词“的”或“地”组成，都是形容词性或副词性，两组助词短语只在结尾的助词不同。低层级的结构违反是通过把修饰名词的助词短语后面“的”改为“地”，高层级结构违反是通过把修饰动词的助词短语中的“地”改为“的”，在条件5中，省略了助词结构。

图2

32名没有参加ERP实验的被试被要求用最合适的词完成低层次(主语+主语修饰从句+把)和高层次(主语+主语修饰从句+把+宾语名词)条件下的句子片段。在这两种情况下，被试都没有说出在实验中用来修饰宾语名词或主要动词的助词。但是他们在“把”之后产生了其他形容词的延续(23%)，在“把+宾语”之后产生了副词的延续(21%)。也就是说在大多数情况下，他们会在“把”字之后产生一个名词延续(77%)，或者在宾语名词之后产生一个动词延续(79%)。没有被试以类似于图2中的违反条件的方式产生任何形容词或副词。这些结果确保了在较低水平和较高水平对目标助词的syntactic category期望没有差异。

总共有200组关键刺激，每组描述一个不同的事件，采用拉丁方设计创建了实验刺激列表，每个列表包含200个关键刺激，每个条件下有40个。

句子以连续逐段视觉方式呈现，每个句子由8~11帧组成，助词短语以一个片段呈现，每个片段呈现400ms，后面接着是400ms的空白。句子与句子之间相隔2500ms。被试被随机分配到5个实验列表中的一个，要求被试阅读并理解所有的句子，并告知被试在ERP实验结束之后会有一个句子识别测试。

4. 结果与讨论 ¶

下图3~5为不同条件下助词的ERP，可以看出低层级结构违反的负性效应具有明显的左偏侧化，并且在前部区域更强；而高层级的结构违反的负性效应是右侧化的，由两部分组成：额叶负波和中央顶叶负波，并延伸到内侧。两种结构违反的关键短语都没有引发P600效应。这些发现表明，在自然语言理解过程中，处理不同层次的句法结构可能涉及不同的神经机制。

图3

图4

图5