单词内的预测



1. 参考文献

Roll, M., Söderström, P., Frid, J., Mannfolk, P., & Horne, M. (2017). Forehearing words: Pre-activation of word endings at word onset. Neuroscience Letters, 658(2017), 57-61. http://doi.org/j.neulet.2017.08.030

2. 研究背景

预激活的神经生理学指标是“pre-activation negativity”(PrAN)。迄今为止,只在重读音节中的元音之后(speaker中的ea),也就是从136 ms开始观察到PrAN。但行为结果表明预激活从单词的开头就开始了。因此,如果PrAN表明了预激活,那么其从单词的开头就会发生。目前还不清楚PrAN表示了预激活的哪个阶段。此项研究的目的是测试单词开头的PrAN,追溯可能的神经相关区域,并阐明该ERP可能反映单词预激活的哪个阶段。

由于单词预激活是一个复杂的过程。Cohort model区分了文字加工的三个主要阶段。在最初的“词汇访问”阶段,第一个语音会激活所有可能的单词候补,而不管其适合语境。其神经相关区域可能是单词出现后30-50ms的左半球额下回腹侧(IFG)的BA 45和47,以及右半球BA47的相同区域。 大约在200 ms时,第二个阶段——词汇选择阶段出现。在选择过程中,将根据输入的语音流排除单词候选。每听到一种语音,听者就可以抑制更多的选择,直到只剩下一个,这就是“单词识别点”。额下回背侧包括BA44和45,似乎与词汇选择有关,通过抑制无关的形式来进行选择。

3. 研究方法

a.被试

18名被试参加了实验,右利手。

b.刺激

被试听30种不同的瑞典名词,这些名词被嵌入句子中,例如NAME got NOUN for lunch/Christmas。为了避免单词结尾的可预测性,对词干和后缀进行了拼接,并且在每个任务中将每个词干和后缀组合只出现一次。每个条件有60个句子,共有240个句子。目标名词出现在句子的925 ms处。词干平均时长426毫秒,后缀241毫秒。

c.程序

针对句子中的30个不同单词,使用ERP和fMRI测试了神经生理反应。 执行两个任务使被试保持注意力。一个任务是使用食指按下向左或向右按按钮来判断目标名词是单数还是复数。另一个任务是交替按下相同的向左和向右按钮来表示句子的结尾。由于开头的语音对名词数量或句长都没有任何提示,因此这两个任务对于预激活单词结尾都是不重要的。因此,在数量判断和句子结尾任务中没有发现候补单词数量不同组之间的显著差异。

4.数据分析

感兴趣时间窗口为目标名词开始后600毫秒。反应时间是为后缀开始的时间。 对每个被试和条件的平均ERP进行方差分析,包括可能的候补单词数量(少,多),词频(低,高)和任务(后缀,句子结尾)。为了检测在候补单词数量很少的情况下的激活峰值,计算了均方根(gRMS)。此外对ERPs和gRMS进行回归分析,连续独立变量包括可能的单词候补数量和词频,看这些变量之间是否与ERP和gRMS存在关系。

5.结果

在可能的候补单词数量很少的情况下,出现预激活负波(PrAN)。在单词开始后的136–204 ms观察到,在左半球中心电极C3达到最大值。

均方根计算(gRMS)发现在184–204ms的时间窗口中,在候补单词数量很少的情况下出现了激活的峰值。

在136-204 ms时间窗口中发现了C3电极的回归函数(方程1),其中PrAN随单词候补数量的减少而增加,而随着候补单词的词频增加而增加。

PrAN = 3.0(候补单词数量的对数)−2.0(候补单词词频的对数)−1.4(1)

gRMS峰值增加,也与可能的单词候补数量减少和候补单词的词频增加有关。

PrANgRMS=−2.8(log possible completions)+2.6(log frequency of completions)+4.9 (2)

FMRI数据发现激活范围涉及与语言相关的脑区(双侧额下中回和额中回,颞上,中和下回,岛叶以及顶叶的角回和缘上回)。

6.讨论

结果显示,候补单词数量很少的情况下,在单词开头后会出现预激活负波(PrAN)相关,时间窗口介于136和204 ms之间,激活的峰值位于184至204ms之间。激活的区域主要包括Broca区,尤其是BA44。

在时间窗口上,PrAN似乎对应第二个词汇选择阶段,该阶段在单词出现后的200 ms左右开始。此外,在前额叶皮层的激活增加表明,PrAN反映的是通过抑制不相关的表征来选择可能的单词表征。

此外,在单词开头,PrAN会随着候补单词的词频增加而增加,激活高峰也是如此。换句话说,在候补单词数量很少的情况下,比较容易想到的是词频高的单词。但是,稍晚一点的加工中却没有观察到词频效应。因此,随着可能的候补单词数量减少,词频对于词汇选择似乎变得不那么重要了。

总而言之,本研究的结果为PrAN反映了预测:可能的结果越少,这些结果越频繁,大脑预激活的强度就越强。