论文信息 ¶

Fleur, D. S., Flecken, M., Rommers, J., & Nieuwland, M. S. (2020). Definitely saw it coming? The dual nature of the pre-nominal prediction effect. Cognition, 204, 104335. https://doi.org/10.1016/j.cognition.2020.104335

论文原文 ¶

关键词 ¶

语法的性；ERP；预测；冠词；definiteness；N400

摘要 ¶

在语言理解过程中词汇预测的著名演示中，与可能即将到来的名词的性不匹配的冠词引发的神经活动，与匹配的冠词引发的神经活动不同。然而，对于这种名词前预测效应的含义以及被预测的内容，不同理论存在分歧。 名词前预测效应是反映了与预测冠词的不匹配，还是只是对名词预测的修订？研究者通过预先登记的数据收集和分析，对比了两个关于荷兰小故事理解的ERP实验中的“冠词预测不匹配假设”和“名词预测修正假设”。研究者利用了荷兰的性别系统，它在定冠词(‘de/het’)上标记性，而不在不定冠词(‘en’)上标记性。如果冠词本身是被预测的，那么当读者预期一个没有性别标记的不定冠词时，性别不匹配应该没有什么影响。参与者阅读的语境强烈建议使用确定的或不确定的名词短语作为其最佳延续，然后是带有预期名词的确定名词短语或意想不到的、不同性别的名词短语（het book/de novel）。 实验1(N=48)显示了名词前预测效应，但冠词预测不匹配假说的证据并不确凿。 通过探索性分析和功率分析，直接复制的实验2（N=80）在新预先登记的感兴趣的枕叶区域产生了冠词预测不匹配的证据。 然而，在前通道和后通道，出乎意料的定冠词也引发了性别不匹配效应，探索性分析进一步加强了对名词预测修正假说的支持：性别不匹配冠词引发的ERP与对新名词的约束（下一个词的熵）相关，当冠词使最初不可预测的名词更具可预测性时，它们的N400减少。通过证明其双重性，研究结果调和了对名词前预测效应的两种普遍解释。

引言 ¶

对词语反应的ERP信号由各种成分组成，包括反映语义加工的N400和对不符合可能预期的意外词语反应的N400后的positivities。可以说，单词预期的最有力证据来自于使用名词前操纵的研究，这些研究测量了对出现在名词之前的冠词或形容词的行为或神经反应。 目前，名词前预测效应的确切功能意义仍不清楚，大概有两种解释：

1. 最低效度的解释是“名词预测修订假说”：人们预测名词，然后使用冠词的性别来修订名词预测（有点抽象，这里没太懂）。
2. “冠词预测不匹配假说”：人们提出了更强烈的主张，即人们预测特定的冠词-名词组合，包括冠词本身的性别标记形式，名词前预测效果反映了对预测冠词和实际上遇到的冠词之间不匹配的处理。 因此本文中的研究主要就是探讨两个问题：问题一，人们是只预测一个名词，然后使用冠词提供的信息来修订他们，还是人们预测特定的冠词本身以及该名词的意义和形式呢？毕竟，这两个假说之间的主要区别就是——人们是否预测了特定的冠词形式 第二个问题：在名词前预测效应中，冠词的定与不定的作用是什么？由于荷兰语中只有定冠词有性的区分，而不定冠词没有，那么可能一个冠词会由于它的定/不定而成为unexpected冠词，而不是因为性不匹配，意外的定/不定可能会增加N400的幅度。 因此该研究明确地操纵了冠词预期的定/不定。

目前研究 ¶

该研究主要想解决上述两个突出问题，研究者探寻1. 这种效应究竟反映了哪种假说；2.一旦控制了冠词的定/不定，荷兰语中的性不匹配是否会导致N400幅度进一步增加。研究中主要的因变量是N400的幅度（300-500ms内平均电压值），其次是前方电极在500-700ms中的平均电压为额外的因变量，以捕捉后期活动（如extended N400、post-N400 positivity、P600等）。 研究中的变量主要是冠词的类型2种：预期内的定冠词（即被试根据前文判断这里应该用有性的区分的定冠词而非不定冠词）、预期外的定冠词（即被试根据前文认为这里该用不定冠词，但用了定冠词因此是预期外）、冠名词短语类型2种：性别匹配（预期内）、性别不匹配（预期外），因此总共是2×2，4个水平。如下表：

实验1 ¶

48名母语被试（没有提前进行power分析来确定被试数目，但作者认为已经比以往的研究的被试更多了）

1. 实验材料： 160个项目，每个项目包含一个荷兰语迷你故事的两个不同版本，其中一个可能让人们期待一个特定的定冠词-名词短语（definite context），另一个让人们预期同一个名词的不定冠词版本（indefinite context），目标词在第二句中的位置在两个版本中是匹配的，但在不同项目之间可能不匹配。这些context是否对目标词产生了足够多的限制，这里依旧是用的完型填空方法。需要注意的是这160个项目中，性别并没有完全平衡，99个通性，61个中性。160个项目中的indefinite context中的不定冠词全部被替换为相应定冠词，同时纳入80个filler，这些filler全部包含预期内的不定冠词短语。
2. 统计分析： 在R里使用线性混合效应分析，包含两个水平的因素：冠词的确定性（预期内/预期外）、冠词的性（与预期匹配/与预期不匹配），同时还加入了额外的因素：冠词本身（冠词de/冠词het），因为冠词本身可能会对N400有影响，因为冠词de比冠词het在日常出现得更频繁。 ROI包括六个中央顶叶通道以及六个前部的电极上的平均电压以评估前电极的效果。在这两个ROI中，研究者不仅计算N400，也计算500-700ms上的平均电压（Post-N400 Positivity），因此就是四种分析。对于名词，作者只进行了两次分析，即后部ROI的N400以及前部ROI500-700ms的PNP（大概因为前人研究表明这俩最明显）
3. 结果 冠词方面的ERP： 实验的结果显示了如下的模式：1. 性别不匹配的冠词比性别匹配的冠词在后部ROI引起了更多的负电压（N400），并且这种效应延伸至500-700ms的时间窗内。2. 预期外的定冠词比预期内的定冠词在两个ROI和两个时间窗口中都引发了更多的负电压，这种效应与N400一致，在后部ROI最强。3. 预期内的定冠词的性别匹配效应在数字上大于预期外的定冠词的性别匹配效应，但结果不允许我们拒绝这些效应相似的假设。4. 在500-700ms中，没有发现性别匹配、冠词定/不定之间的交互模式的迹象，并且我们在预期内定冠词和预期外定冠词条件下都观察到了性别不匹配的影响。 名词方面的ERP： 如预期的一样，与匹配的名词相比，不匹配的名词在300-500ms的后部ROI中引发了更多的负ERP（即N400），而在500-700ms的前部ROI中引发了更多的正ERP，尽管这种正ERP似乎比早期的N400弱得多。同时，在300-500ms的后部ROI，预期内定冠词后的名词诱发的负电位比预期外定冠词诱发的更多（这是为什么？？？？）。最后，在300-500ms的后部ROI呈现出了性别和确定性的交互效应：在预期外定冠词条件下，性别不匹配会比预期内定冠词条件下引起更大的N400。预期内定冠词后的名词的平均电压低于预期外定冠词后名词的平均电压，因此，这种互动模式主要是确定性对匹配名词的影响造成的。

由于实验没有显示出上述因素的交互效应，可能反映了统计效力不足。此外，采用了ROI分析方法，但可能就会忽略了ROI之外区域的相关影响，例如：在预期内定冠词条件下，性别不匹配的效应在枕叶最强，并且可能比预期外定冠词条件下的性别不匹配效应出现得更早。因此作者进行了大规模混合回归分析，以确定交互效应在何时何地最强，并使用结果预先登记了具有额外ROI的直接重复研究（实验2）。该结果的确显示这种交互效应在枕叶附近最强。

实验2 ¶

实验2增加测量了一个新的ROI（枕叶附近），在这个ROI上，实验1的数据进行的混合效应回归分析显示出具有统计学的相互作用效应，同时进行了功率分析模拟以确定所需样本量80。 材料设计、步骤等都和实验1一样。 冠词部分结果：得出了如下模式：后部的ERP显示出与实验1中观察到的相同的模式，但是与实验1不同的是，结果在前部ROI显示出了一个明显的交互模式：对于预期外的定冠词存在显著的性别不匹配效应，而对于预期内的定冠词不存在这种效应（这不是和实验开始前的几个预期都不符合吗？），而在500-700ms内的结果和实验1一致，没有明显的交互作用。重要的是，在枕叶ROI的ERP证实了实验1中观察到的交互模式：在预期内的定冠词条件下，有明显的性别不匹配效应，而在预期外定冠词条件下，这一不匹配效应不明显（这是支持冠词预测不匹配假说？）。 名词部分结果：观察到的名词的模式与实验1中的模式高度相似：后部ROI300-500ms有由于名词不匹配引起的负性ERP（N400），前部500-700ms有由于预测不匹配引起的更多的正性ERP。同时，发现后部ROI观察到了交互作用：预期外的定冠词条件下的名词的性别不匹配引起的N400比预期内的定冠词条件下更明显，这种交互作用主要来自于冠词的定/不定对于匹配名词的影响。

探索性测试：在实验1和实验2中，预期外的定冠词条件引起的N400效应在数字上强于预期外的性别引起的N400，这表明了预期外的定冠词对语义处理的影响比预期外的性别更大。因此比较了expected definiteness gender-mismatch条件和unexpected definiteness gender-matching在三个ROI的相应时间中引发的N400的大小，结果显示后部、前部ROI对definiteness的不匹配比对性别不匹配的敏感度更高。 探索性测试2：性别不匹配的冠词是否能修订我们最初的预测为不同的名词？在我们的实验中，如果不匹配的名词在不匹配的冠词后变得高度可预测，那么它们应该会引发较小的N400。这一部分涉及熵的计算，以及相关分析有点没看懂，主要是通过新建的完型填空测验实现的。同时，进行了混合效应模型分析，以N400幅度作为因变量，并采用连续测量的固定效应——可预测性（也是通过完型填空概率来的）、合理性（由母语者评定）、及其交互作用、以及单词长度、频率和语义相似性，结果揭示出：性别不匹配的词中，可预测性更强的名词引发的N400更小。总之，冠词和名词引发的ERP活动与被试将不确定的预测修改为新预测的难易程度相关，从而为名词预测修订假说提供了额外的支持。

讨论 ¶

实验2中证实了在枕叶上ROI（300-400ms）存在交互模式，即在预期内定冠词条件下才会有性别不匹配效应，而预期外定冠词条件下没有（这是支持冠词预测假说的？），而在500-700ms，两种条件下在后部ROI引起了类似的性别不匹配效应（这又是在支持名词预测假说了）。此外，在300-500ms前部ROI处还出现了额外的交互效应：只有在预期外冠词条件下才会引发与性别不匹配相关的负电位，而预期内冠词条件下没有（这甚至和每个假说的结果都不符合啊）。同时研究也发现预期外的定冠词比预期外的冠词性别产生了更大的N400幅度，同时提供了被试使用冠词的性别标记来修正名词预测的证据。

总之，结果既支持假说1，也支持假说2，这些假说并不是相互排斥的，prenominal效应可能是一个包含至少两个不同影响的多方面现象。粗略地说，在数据中显示出来的，与冠词预测不匹配假说相关的效应发生的相对较早，并且具有很强的后部的分布，而与预测修正（名词预测）相关的效应发生的较晚，具有更前方的分布。 作者接下来进行了两种假说的讨论，同时讨论了几种可能：为什么定/不定的不匹配引起的N400比冠词性别不匹配引起的N400更大。 此外还讨论了：不同的prenominal的操作可能会产生不同的预测效应，不同的语言也可能产生不同的预测效果

总结 ¶

本研究的结果支持两种假说都成立的情况，同时，该研究显示这两种效应具有不同的时间进程和头皮分布：冠词预测不匹配效应具有强烈的后部头皮分布，并且这种效应在300-400ms最大，而名词预测修正效应在500-700ms最大。 文中的探索性分析进一步支持名词预测修订假说：性别不匹配的冠词引起的ERP与对新名词的限制有关（下一词的熵），同时，对于最初不可预测的名词，当预期外的冠词使其更可预测时，名词诱发的N400减少。 这些结果都证明了prenominal效应的双面性，与现有文献中两种流行的解释一致。