文献：Kutas, M., & Hillyard, S. A. (1980). Reading Senseless Sentences: brain potentials reflect semantic incongruity. Science (New York, N.Y.), 207(4427), 203–205. https://doi.org/10.1126/science.7350657
研究背景： ¶
语言理解通常是对文本或对话中接下来可能出现的单词，进行不断的测试和更新。在给定的语境中，与单独呈现或在语义不恰当的语境中呈现相同的刺激相比，预期的词语被识别、记忆和表达得更快、更准确。实验表明从头皮记录的某些成分对人的期望很敏感。特别是，意外或令人惊讶的刺激通常在大约300至600毫秒后出现被称为P300的正向ERP成分。
实验设计： ¶
每个受试者阅读160个不同的7个单词的句子，每次呈现一个单词。实验对象默读句子并在实验结束时回答有关句子内容的问题。实验共分为三组，在前两个实验中，随机抽取25%的句子，使之结尾单词语义不恰当但句法正确。在实验1中，语义违反程度中等，如，“He took a sip from the waterfall”，在实验2中，语义违反程度强烈，如，“He took a sip from the transmitter”。在实验3中，所有句子都以语义上合适的单词结尾，但其中随机有25%的单词的字母大小比前面的单词大。每个实验中使用不同的受试者。
刺激呈现的时间如图IA所示。每句话之前都有一张包含XXXXX的幻灯片，然后有2秒的间隔。包含这些单词的幻灯片以每秒一张的速度闪烁100毫秒。受试者先完成10个练习句子，再完成16组正式实验，每组10个句子。
结果：
整个7词句的ERP平均值(图lA)由持续负电位(CNV)组成，在此基础上叠加了单个单词的相位ERP。在结束词之后是CNV的正向“分辨”和与异常词相关的特定ERP的组合。字体偏差：字体较大的第七个词通常会引起一个晚期的正波复合体(P560)，而字体较小的第七个词之后没有此现象。
相比之下，语义偏离的第7个词之后是一个负成分(N400)，从刺激开始约250毫秒开始，在刺激开始后约400毫秒达到峰值(虚线波形)。对所有受试者的第7个单词的平均ERP显示，严重语义不匹配组的N400成分(图1C)明显大于中度语义不匹配组(图1B)。这种比较在所有电极位置都是显著的（n400被量化为300到600 msec之间的潜伏期区域）。此外，N400在刺激前的d-c基线水平上明显构成了实际的负偏转(图1C)。
讨论： ¶
语义违反引发的出乎意料的N400究竟是什么？先前的研究表明，与受试者预期不一致的刺激通常会引发增强的晚期正向成分(P300)和相关波。N400不太可能是N2或N200成分的延迟表现，后二者经常先于P300波出现在意外刺激中，但在N400之后没有任何额外的积极迹象。N400的中央-顶叶头皮分布也不像N2在意外视觉刺激下的分布。N400也不太可能等同于有时跟随P300的“慢波”的负相。
许多纯负性ERP与各种知觉和认知过程有关，其中，N400似乎最可能与持续负电位（CNV）相关，CNV在对重要刺激的预期中积累，当这些刺激需要更详细的处理时，CNV可能会延长。然而，如果N400是CNV的相位增强，这将是这种效应首次被确定为复杂语言处理的标志。P300和N400之间的这种生理二分法表明，对意外事件的不同认知反应模式需要被描述出来。N400并不是对所有语言或有意义刺激的一般反应，因为对这些刺激的判断与P300波特别相关。相反，N400可能反映了正在进行的句子加工被一个语义上不恰当的词打断，以及当人们试图从无意义的句子中提取意义时发生的“再加工”或“再看”。N400波可能提供有关自然语言理解中涉及的认知过程的时间、分类和相互作用的有用信息，也可能在更广泛的背景下提供有用信息。测量N400可以揭示句子(或段落)中不同类型的语义信息被吸收的位置，从而有助于阅读的理论分析。最后，由于N400在阅读过程中的存在依赖于高阶语义加工，因此该波在评估阅读障碍和语言障碍方面具有相当大的前景。