组合句法和语义的神经基础



文献:Liina, P. . (2010). The neuromagnetism of natural language combinatory semantics. Frontiers in Neuroscience, 4. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aax0050

通过分析意义构成的基础,例如双词短语,来剖析自然语言句法和语义的神经基础。

1. 引言 ¶

“①Sally baked the black beans. ②Sally baked the beans black③Sally baked some beans black enough to look like licorice.” 我们通过句法知识来区分这两种意义不同的句子,根据大脑中长期对应的语法知识,来处理这些输入的语言。此综述的目的是探究什么样的在线计算支持语言加工中词之间的组合。

2. 理解:左前颞叶皮层的快速概念合成 ¶

一个完整的句子就像一头大象,因此探索神经处理语言的机制要从最简单的两词短语组合开始,目的是从功能上分解一个牵涉到完整句子处理的周侧裂脑网络。因为语言处理的速度非常快,因此对研究工具的时间分辨率和空间分辨率都很高,本研究主要回顾的是无创的时间和空间分辨率都高的MEG的研究结果。就算是一个两次短语”黑猫“,语言加工的机制也非常复杂,并且关于类似"黑猫"语言加工机制至少有三种:①句法:即形容词+名词组合成了一个名词短语;②语义逻辑:黑色和猫的语义属性相交产生了具有这两种属性的实体表征;③概念结构:结合两个词的概念特征。

英语研究中的结果显示,在听到“猫”这个词后的200-250ms时,“猫”能与前一个词相组合比“猫”不能与前一个词组合的条件下左前颞叶(LATL)有更多的激活。当把材料颠倒之后,在形容词后也能观察到类似的结果,约200毫秒后,腹内侧前额叶皮层 (vmPFC)经常出现另一次活动增加。

很难把句法从语义中分离出来,但是实现语义改变而句法不变的情况较容易,并且通过这种操作,排除了句法对左侧颞叶和腹内侧“黑猫”组合效应的解释。由短语的第二个单词引出的LATL振幅似乎反映了由第一个单词贡献给整个短语的组合特征集的特征的比例。比如短语“Indian food”比”Asian food“的 LATL 效应更大,即随着第一个词的特征空间变得更加具体,当该词被集成到第二个字上时,观察到的LATL信号的幅度增加。第二个词的特征空间也很重要:第二个词越模糊,第一个单词对整个短语的联合特征集的影响越大,在第二个单词上观察到的LATL信号越大。

LATL可以在没有局部句法组合的情况下激活,只要任务目标是组合意义,也可以在单个词中激活,只是前者比后者激活的更强。可能是由于前者组合成了新的意义,而后者只是与已有意义连接。

3. 产出:语音和手语的计划短语 ¶

手语和语音产出的共同之处设计了语言的核心成分,有研究设计让口语者和手语者以颜色+物品的形式产出语言,发现在计划描述彩色物体的短语时,手语者和说话者的LATL和vmPFC都参与了活动,但在计划背景色加物体描述时却没有。

4. 语法在哪里 ¶

是否存在一种神经实现的计算,它建立句法结构,但不计算任何意义——一种机制,在遇到“愤怒的小鸟”时,将形容词类别的表示与名词类别的表示组合起来,以产生名词短语的表示,而没有关于组合元素的意义的信息?有研究表明神经振荡能够追踪没有韵律线索的句法结构的节律,但是追踪的是否就是句法结构呢?

5. 理解更广泛的组合网络 ¶

已有的研究表明LATL可以组合概念,即使它们在句法上不组合,这表明,我们不应该试图在保持意义完全不变的情况下改变句法,而是应该在不影响LATL活动的情况下改变句法。为了实现这一点,我们将改变语法,但不改变概念上的信息项的字符串。条件可能在意义的某些方面有所不同,但会为概念组合提供相似的机会。遵循这一逻辑的研究发现了在左后颞叶(LPTL)有更多基于结构的处理的证据,脑磁图测量表明,这次活动的时间与LATL的活动时间平行,从大约200ms开始。因此,颞叶的不同部分可能同时构成结构和意义的不同方面。除了LATL、vmPFC和LPTL,至少还有两个区域被认为是更广泛的组合网络的一部分:角回(AG)和左额下回(LIFG)。在MEG测量中,AG在视觉单词开始后约170 ms时急剧达到峰值,并显示出对该单词具有的自变量槽数量的敏感性。例如,及物动词比不及物动词引起更高的激活,复制了先前的血液动力学研究。考虑到这个区域的信号强度,未来的工作应该能够描绘出这个区域是如何表现单个单词的组合潜力的。

6. 句法作为知识,语义作为过程? ¶

句法可能是大脑知道而不是做的事情。也许消耗能量并使我们的神经元兴奋的组合步骤都是语义的,而句法处理相当于将这些语义结构与我们储存的句法知识进行比较。这种“句法作为知识,语义作为过程”的模式将使得纯粹的句法成分在构建句子的增量组合步骤中不可测量。但是已有大量证据表明句法知识用来预测语言。