任桂琴 劉穎 于澤

摘要漢語(yǔ)是一種聲調(diào)語(yǔ)言，在口語(yǔ)韻律表迭中存在獨(dú)特的特點(diǎn)。本項(xiàng)目利用漢語(yǔ)不同于非聲調(diào)語(yǔ)言的特點(diǎn)，探討已有研究中尚未澄清的問(wèn)題，即漢語(yǔ)聲調(diào)在早期自動(dòng)加工中對(duì)語(yǔ)義激活的作用，以及在不同認(rèn)知階段中，漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)加工的神經(jīng)機(jī)制。這些問(wèn)題是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，但仍存在著各種分歧和激烈的爭(zhēng)論。本項(xiàng)目擬采用ERP方法，結(jié)合LORETA源定位技術(shù)，通過(guò)不同的實(shí)驗(yàn)范式考察以下內(nèi)容：(1)在早期自動(dòng)加工過(guò)程中，漢語(yǔ)聲調(diào)對(duì)詞匯語(yǔ)義激活的作用；(2)在早期階段，漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)加工的大腦激活模式；(3)在晚期階段，漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)加工的大腦激活模式。對(duì)這些問(wèn)題的考察將有助于澄清當(dāng)前的激烈爭(zhēng)論，拓展以往基于非聲調(diào)語(yǔ)言研究建立的口語(yǔ)加工理論的適用范圍，為完善言語(yǔ)認(rèn)知加工的理論模型提供新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

關(guān)鍵詞口語(yǔ)；漢語(yǔ)聲調(diào)；語(yǔ)調(diào)；ERP；LORETA

分類(lèi)號(hào)B842

1問(wèn)題提出

與書(shū)面語(yǔ)相比，口語(yǔ)是一種更為普遍的言語(yǔ)表達(dá)形式。然而，與閱讀研究相比，口語(yǔ)研究相對(duì)薄弱?？谡Z(yǔ)不同于書(shū)面語(yǔ)的一個(gè)突出特點(diǎn)是，口語(yǔ)富含韻律信息。韻律信息主要通過(guò)重音、語(yǔ)調(diào)、韻律結(jié)構(gòu)等韻律特征得以體現(xiàn)。口語(yǔ)韻律(speechmelody)是韻律信息的重要表現(xiàn)形式，主要指口語(yǔ)中與詞匯聲調(diào)(Iexical tone)和語(yǔ)調(diào)(intonation)相聯(lián)系的言語(yǔ)音高模式(xu，2005)。漢語(yǔ)是一種聲調(diào)語(yǔ)言，在詞匯的語(yǔ)音構(gòu)成上存在獨(dú)特的特點(diǎn)?？疾鞚h語(yǔ)聲調(diào)在早期自動(dòng)加工中對(duì)語(yǔ)義激活的作用，以及在不同認(rèn)知階段，漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)加工的神經(jīng)機(jī)制，將深化漢語(yǔ)口語(yǔ)加工的認(rèn)識(shí)，拓展基于非聲調(diào)語(yǔ)言研究的口語(yǔ)加工理論的適用范圍。同時(shí)，這些來(lái)自于正常被試的研究結(jié)果也將為言語(yǔ)損傷病人的口語(yǔ)加工診斷提供參考。近年來(lái)，口語(yǔ)韻律信息的加工已引起了研究者們的高度關(guān)注，研究?jī)?nèi)容主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1.1聲調(diào)對(duì)詞匯語(yǔ)義的激活作用

在語(yǔ)言學(xué)中，每個(gè)音節(jié)包含兩個(gè)語(yǔ)音單元：音段信息(即構(gòu)成音節(jié)的單個(gè)音位信息，如元音、輔音等)和超音段信息(即由音位或音位群負(fù)載，包括音高、強(qiáng)度、時(shí)長(zhǎng)等聲音線(xiàn)索，如聲調(diào)，重音等)，超音段信息也被稱(chēng)作詞匯的韻律信息。已有聽(tīng)覺(jué)詞匯識(shí)別模型(Marslen-Wilson＆Warren．1994；Norris，1994)在關(guān)注音段信息作用的同時(shí)，忽略了超音段信息的作用，認(rèn)為心理詞典中詞條的通達(dá)是詞匯音段信息競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，超音段信息在這一過(guò)程中幾乎不發(fā)揮作用。這種主要基于英語(yǔ)、荷蘭語(yǔ)研究的理論觀點(diǎn)近年來(lái)遭到了來(lái)自其他重音語(yǔ)言研究和來(lái)自漢語(yǔ)研究的挑戰(zhàn)。

Soto-Faraco等(2001)對(duì)母語(yǔ)為西班牙語(yǔ)的被試進(jìn)行的研究表明，聽(tīng)覺(jué)詞匯識(shí)別中音段和超音段信息對(duì)語(yǔ)義激活的作用是相同的。來(lái)自德語(yǔ)的一項(xiàng)研究(Friedrich et al.，2004)也發(fā)現(xiàn)了超音段信息在聽(tīng)覺(jué)詞匯識(shí)別中的作用。采用跨通道啟動(dòng)范式，Zhou等(2004)對(duì)漢語(yǔ)詞匯聲調(diào)作用的研究發(fā)現(xiàn)，由聲調(diào)不匹配導(dǎo)致的抑制作用會(huì)抵消由音段信息匹配所產(chǎn)生的促進(jìn)作用，這種抑制作用有賴(lài)于聲調(diào)的不匹配程度。采用詞匯判斷和同一性判斷任務(wù)，Cutler和Chen(1997)發(fā)現(xiàn)，與變化超音段信息(聲調(diào))的詞匯相比，被試對(duì)變化音段信息的詞匯做出了更快、更準(zhǔn)確的反應(yīng)。Schirmer等(2005)對(duì)廣東話(huà)的研究發(fā)現(xiàn)。由聲調(diào)和音段信息導(dǎo)致的語(yǔ)義違反都產(chǎn)生了一個(gè)類(lèi)似N400的負(fù)波和一個(gè)后正成分。這些研究肯定了音段和超音段信息在詞匯加工中所發(fā)揮的不可忽視的作用，這種作用主要體現(xiàn)在注意階段。

不僅如此，在前注意階段(pre-attentive stageof processing)，即自動(dòng)加工過(guò)程中，研究者們也發(fā)現(xiàn)了超音段信息的作用。來(lái)自跨語(yǔ)言的研究(Pulvermfiller et al.，

2001； Chandrasekaran，Krishnan，＆Gandour，2009)表明，盡管實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求被試觀看無(wú)聲電影，不注意聲音刺激，但母語(yǔ)被試依然能夠辨別母語(yǔ)詞匯中聲音信息的細(xì)微變化，而非母語(yǔ)被試并沒(méi)有表現(xiàn)出這一特點(diǎn)。通過(guò)變化芬蘭語(yǔ)詞匯的元音和輔音，Pulvermtiller等(2001)發(fā)現(xiàn)，芬蘭被試在加工真詞刺激序列時(shí)產(chǎn)生的失匹配波(mismatch negativity，MMN)顯著高于假詞刺激序列的加工情況，而母語(yǔ)為俄語(yǔ)和德語(yǔ)的被試在加工這些刺激時(shí)并沒(méi)有表現(xiàn)出這一特點(diǎn)。被試對(duì)母語(yǔ)詞匯聲音的敏感性也表現(xiàn)在非言語(yǔ)聲音的加工過(guò)程中(Tervaniemi et al.，2006)。這些研究表明，人腦中可能存在特定言語(yǔ)(尤其是母語(yǔ))的詞匯聲音記憶痕。

1．2

口語(yǔ)韻律加工的神經(jīng)機(jī)制

口語(yǔ)韻律信息加工的神經(jīng)機(jī)制涉及到大腦言語(yǔ)功能的偏側(cè)化問(wèn)題，即進(jìn)行口語(yǔ)加工時(shí)，大腦兩半球是根據(jù)哪些線(xiàn)索進(jìn)行分工協(xié)作的?這一問(wèn)題已引起了研究者們的高度關(guān)注，但目前仍存在各種分歧和激烈的爭(zhēng)議(Wong，2002；Shtyrov，Pihko，＆Pulvermfiller,2005)，其中功能假設(shè)(functional hypothesis)和聲音假設(shè)(acoustichypothesis)是長(zhǎng)期對(duì)立的兩大假設(shè)。

功能假設(shè)也稱(chēng)作任務(wù)依隨假設(shè)(task—dependent hypothesis)。該假設(shè)認(rèn)為(Liberman&Whalen，2000)，決定腦功能偏側(cè)化的線(xiàn)索是聽(tīng)覺(jué)刺激的功能。當(dāng)語(yǔ)音模式中攜帶更多的言語(yǔ)信息時(shí)，語(yǔ)音的加工偏向大腦的左半球，反之，偏向大腦的右半球。聲音假設(shè)也稱(chēng)作線(xiàn)索依隨假設(shè)(cue-dependent hypothesis)。該假設(shè)認(rèn)為(zatorre，Belin，＆Penhune，2002，)，聽(tīng)覺(jué)刺激的聲學(xué)結(jié)構(gòu)決定了大腦兩半球的功能偏側(cè)化特點(diǎn)。體現(xiàn)頻譜變化的聲音(spectrally variant sounds)主要在大腦的右半球得到加工，而體現(xiàn)時(shí)間變化的聲音(temporally variant sounds)主要在大腦的左半球得到加工。這兩大假設(shè)都得到了實(shí)驗(yàn)的有力支持。

功能假設(shè)得到了來(lái)自雙耳分聽(tīng)(Wang，Jongman，＆Sereno，2001)和腦成像研究(Gandourlet al.，2002；2003；Hsieh，Gandou Wong，＆Hutchins，2001)的支持。以泰語(yǔ)詞匯為實(shí)驗(yàn)材料，Gandour等人(2002)采用fMRI技術(shù)對(duì)泰語(yǔ)被試和漢語(yǔ)被試加工泰語(yǔ)聲調(diào)和元音進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有泰語(yǔ)被試在聲調(diào)判斷條件下激活了大腦左半球的前額下皮層。采用PET方法，Wong，Parsons，Martinez和Diehl(2004)對(duì)漢語(yǔ)被試和英語(yǔ)被試加工母語(yǔ)與非母語(yǔ)中的音高信息進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，漢語(yǔ)被試在辨別漢語(yǔ)聲調(diào)時(shí)，大腦左半球的腦島前部皮層得到了激活，在辨別英語(yǔ)

詞匯中的音高信息時(shí)，則激活了大腦右半球的對(duì)應(yīng)區(qū)域。這些研究表明，大腦對(duì)語(yǔ)音信息的加工取決于刺激的功能，與刺激的聲學(xué)特征無(wú)關(guān)。

與此相反，支持聲音假設(shè)的研究(sbah，Baum，＆Dwivedi，2006；Luo et al.，2006；Warrier&Zatorre，2004；Ren，Yang，&Li，2009)發(fā)現(xiàn)，言語(yǔ)刺激的聲學(xué)特征對(duì)言語(yǔ)加工的大腦偏側(cè)化起到了決定性的作用。我們的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于有著相同聲學(xué)特征、不同言語(yǔ)功能的漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)，無(wú)論呈現(xiàn)在言語(yǔ)還是非言語(yǔ)背景中，在早期加工中都表現(xiàn)出了右半球的加工優(yōu)勢(shì)(如圖1所示)。該結(jié)果為聲音假設(shè)提供了有力的證據(jù)。

2研究構(gòu)想

關(guān)于口語(yǔ)韻律的加工過(guò)程，已有研究考察了聲調(diào)對(duì)詞匯語(yǔ)義激活的作用，并對(duì)口語(yǔ)韻律加工的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行了探討，然而，仍存在以下問(wèn)題：一是對(duì)于漢語(yǔ)聲調(diào)的作用，盡管以往的這些研究肯定了音段和超音段信息在詞匯加工的注意階段的作用。然而，對(duì)于早期自動(dòng)加工階段，這兩類(lèi)語(yǔ)音信息是如何激活語(yǔ)義信息的目前尚不清楚。盡管有證據(jù)表明，母語(yǔ)詞匯的語(yǔ)音信息對(duì)詞匯語(yǔ)義的早期自動(dòng)激活起著重要的作用，但對(duì)音段與超音段信息各自發(fā)揮了怎樣的作用尚缺乏深入、細(xì)致的研究。二是對(duì)于口語(yǔ)韻律加工的腦機(jī)制，目前仍存在各種分歧和激烈的爭(zhēng)論。對(duì)于該問(wèn)題的探討，以往大多數(shù)研究采用了fMRI或PET等腦成像的方法，對(duì)于認(rèn)知加工的不同階段沒(méi)有給予足夠的重視。這種現(xiàn)象很可能是導(dǎo)致?tīng)?zhēng)議和分歧

此外，已有研究對(duì)口語(yǔ)韻律加工中聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)的相互作用沒(méi)有給予足夠的關(guān)注。多年前我國(guó)學(xué)者(趙元任，1968)就已提出，漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)是相互影響的。研究表明(xu，2005；任桂琴，韓玉昌，周永壘，任延濤，2011)，語(yǔ)調(diào)的音高信息變化受聲調(diào)的影響。雖然這種影響在泰語(yǔ)研究中也得到了發(fā)現(xiàn)(Gandour et al.，1997)，但對(duì)于它的認(rèn)知機(jī)制目前尚缺乏研究。漢語(yǔ)為口語(yǔ)韻律的加工研究提供了理想的材料，為深入探討聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)的相互作用提供了可能。本項(xiàng)目將在早期和晚期階段對(duì)這一影響做深入的研究。

針對(duì)以往研究中存在的問(wèn)題，本項(xiàng)目立足于漢語(yǔ)認(rèn)知，將著重考察聲調(diào)在早期自動(dòng)加工中對(duì)語(yǔ)義的激活作用，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)加工的腦機(jī)制。對(duì)于這些問(wèn)題的研究，本項(xiàng)目擬采用具有高時(shí)間分辨率的ERP技術(shù)，在傳統(tǒng)腦電分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用LORETA方法進(jìn)行腦區(qū)定位，關(guān)注口語(yǔ)韻律加工的時(shí)一空特點(diǎn)，以揭示口語(yǔ)韻律加工的動(dòng)態(tài)腦激活模式。的一個(gè)重要原因。盡管腦成像方法具有高空間分辨率，對(duì)于大腦的功能定位是非常精確的。然而，由于時(shí)間分辨率較低，單純采用這種方法難以確定研究結(jié)果的時(shí)間特性，這樣必然會(huì)一定程度地掩蓋由于時(shí)間點(diǎn)變化所帶來(lái)的影響，難以揭示腦區(qū)激活的動(dòng)態(tài)模式。

2.1漢語(yǔ)聲調(diào)在早期自動(dòng)加工中對(duì)詞匯語(yǔ)義激活的作用

已有研究(Pulvermfiller et al.，2001)揭示了元音、輔音等音段信息在早期自動(dòng)加工過(guò)程對(duì)詞匯語(yǔ)義激活的作用。然而，目前還不清楚，在早期自動(dòng)加工過(guò)程中，漢語(yǔ)聲調(diào)能否激活詞匯的語(yǔ)義信息，以及如何激活語(yǔ)義信息。對(duì)該問(wèn)題的考察我們將采用被動(dòng)的OddbaH范式，要求被試在聽(tīng)語(yǔ)音刺激的同時(shí)觀看無(wú)聲電影。這部分內(nèi)容主要關(guān)注的腦電成分為MMN。分析MMN的波幅、潛伏期，同時(shí)采用LORETA方法分析MMN的發(fā)生源。

MMN是反映聲音信號(hào)早期自動(dòng)加工的一個(gè)有力工具，這一成分常用于考察聽(tīng)覺(jué)信號(hào)和口語(yǔ)信息表征的神經(jīng)機(jī)制(Naatanen，2001；2002；Pulvermiiller et al.，2001)。MMN可由傳統(tǒng)的Oddball范式產(chǎn)生，也可以由新的Oddball范式產(chǎn)生。雖然注意過(guò)程能夠?qū)MN的波幅產(chǎn)生影響，但該成分可以在沒(méi)有任何實(shí)驗(yàn)任務(wù)的情況下自動(dòng)產(chǎn)生。通過(guò)MMN考察口語(yǔ)加工的優(yōu)勢(shì)在于既能夠探測(cè)到聲音信息的自動(dòng)加工過(guò)程，也能夠探測(cè)到聲音信息感知的腦機(jī)制。

2.2漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)加工的神經(jīng)機(jī)制

由于注意資源的分配會(huì)對(duì)MMN的波幅和發(fā)生源產(chǎn)生一定的影響(Restuccia，Marca，Marra，Rubino，&Valefiani，2005；Grimm＆Schr6ger,2005．)，因此，我們將分別考察漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)在早期自動(dòng)加工、早期控制加工中的神經(jīng)機(jī)制。在漢語(yǔ)普通話(huà)中，四個(gè)聲調(diào)可能對(duì)語(yǔ)調(diào)加工產(chǎn)生不同的影響(xu，2005)。例如，附著在四聲調(diào)漢字后的語(yǔ)調(diào)變化在早期加工中能夠被自動(dòng)地識(shí)別(Renet al.，2009)，而附著在二聲調(diào)漢字后的語(yǔ)調(diào)變化則難以被自動(dòng)地分辨出來(lái)(任等，2011)。目前還不清楚，這種自動(dòng)加工中存在的感知困難是否也存在于注意加工過(guò)程中，以及漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)在早期階段是如何相互影響的。該項(xiàng)目擬分別采用被動(dòng)的和主動(dòng)的Oddball范式，考察漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)在早期自動(dòng)加工、早期控制加工中的神經(jīng)機(jī)制。

除了早期加工，我們也將考察漢語(yǔ)口語(yǔ)韻律在晚期階段的加工過(guò)程。在漢語(yǔ)中，言語(yǔ)音高信息的變化既可以體現(xiàn)在音節(jié)水平上，也可以體現(xiàn)在句子水平上。盡管已有研究采用fMRI方法考察了言語(yǔ)時(shí)間窗口對(duì)腦區(qū)激活的影響(Gandour etal.，2003，)，但未探討時(shí)間進(jìn)程。雖然我們?cè)谧罱囊豁?xiàng)研究中(任等，2011)考察了言語(yǔ)信息整合的時(shí)間窗口對(duì)語(yǔ)調(diào)早期感知的影響，但不系統(tǒng)，沒(méi)有涉及到晚期加工過(guò)程。對(duì)于晚期加工過(guò)程，目前還不清楚，漢語(yǔ)口語(yǔ)韻律加工的時(shí)間進(jìn)程如何，與時(shí)間進(jìn)程相聯(lián)系的腦激活區(qū)域如何變化，以及漢語(yǔ)聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)在晚期階段是如何相互影響的。該項(xiàng)目擬在不同的語(yǔ)境條件下考察漢語(yǔ)口語(yǔ)韻律的加工過(guò)程。實(shí)驗(yàn)采用辨別范式(discriminationparadigm)，實(shí)驗(yàn)任務(wù)為聲調(diào)或語(yǔ)調(diào)的一致性判斷，主要關(guān)注P300和N400成分。

3研究意義及預(yù)期結(jié)果

本項(xiàng)目立足于漢語(yǔ)認(rèn)知，充分利用漢語(yǔ)作為一種聲調(diào)語(yǔ)言不同于非聲調(diào)語(yǔ)言的特點(diǎn)，探討口語(yǔ)韻律的作用及其作用的腦機(jī)制。在漢語(yǔ)中，言語(yǔ)音高信息的變化既可以表示聲調(diào)，也可以表示語(yǔ)調(diào)。用于表示聲調(diào)時(shí)攜帶著詞匯的語(yǔ)義信息，具有語(yǔ)義區(qū)分的功能，用于表示語(yǔ)調(diào)時(shí)則不具有這一功能，但可以傳達(dá)態(tài)度、語(yǔ)法等信息。不僅如此，音高信息的變化還可以體現(xiàn)在不同的言語(yǔ)結(jié)構(gòu)水平上，既可以表現(xiàn)在音節(jié)水平上，也可以表現(xiàn)在句子水平上。漢語(yǔ)的這些特點(diǎn)為口語(yǔ)韻律的加工研究提供了理想的材料。

對(duì)于聲調(diào)在早期自動(dòng)加工中的作用，以及口語(yǔ)韻律加工的腦機(jī)制，我們擬采用ERP方法結(jié)合LORETA技術(shù)這一研究手段。ERP記錄能夠提供精確的時(shí)間信息，LORETA源定位分析可以獲得相應(yīng)的空間信息。LORETA分析是一種功能性腦成像的估計(jì)方法(Pascual-Marqui，1999)。這是一種解決了EEG相反問(wèn)題的算法，是通過(guò)發(fā)現(xiàn)所有與頭皮分布一致的可能的求解中最平滑的解來(lái)得以實(shí)現(xiàn)的(Pascual-Marqui，Michel，＆Lehmann，1994)。盡管與fMRI、MEG等腦成像方法相比，LORETA是一種粗略的估計(jì)方法，然而它能夠提供大腦在某一階段加工時(shí)的空間信息，與ERP數(shù)據(jù)提供的時(shí)間信息一起，為理解某一認(rèn)知加工的時(shí)間一空間特點(diǎn)提供依據(jù)。研究表明(Laufer＆Pratt，2005；Ren Bt al.，2009，)，這是考察口語(yǔ)加工的一種富有成效的研究手段。

總之，口語(yǔ)韻律的加工研究為我們理解大腦的功能，理解口語(yǔ)加工過(guò)程提供了依據(jù)。然而，無(wú)論是聲調(diào)對(duì)語(yǔ)義激活的作用，還是不同認(rèn)知階段口語(yǔ)韻律加工的神經(jīng)機(jī)制，都有待于深入的研究。本項(xiàng)目立足于漢語(yǔ)口語(yǔ)韻律的加工過(guò)程，分別對(duì)聲調(diào)的作用、聲調(diào)和語(yǔ)調(diào)加工的腦激活模式進(jìn)行考察。研究結(jié)果將深化漢語(yǔ)口語(yǔ)加工的認(rèn)識(shí)，拓展基于非聲調(diào)語(yǔ)言研究的口語(yǔ)加工理論的適用范圍，為完善人類(lèi)言語(yǔ)加工的理論模型提供新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。同時(shí)，這些來(lái)自于正常被試的研究結(jié)果也將為言語(yǔ)損傷病人的口語(yǔ)加工診斷提供參考。