張瑩

摘 要 在傳統(tǒng)句子加工的認(rèn)知神經(jīng)研究中，一般將句子加工的P600效應(yīng)分為句法P600效應(yīng)和語義P600效應(yīng)。近些年來研究者試圖從“P600是類P300成分”的角度解釋P600效應(yīng)。主要支持證據(jù)有：第一，P600和P300具有相同的腦區(qū)域；第二，P600的誘發(fā)原因和P300的誘發(fā)原因存在較多的一致性。

關(guān)鍵詞 句子加工 P600 P300

中圖分類號：H030 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.01.025

The Alternative Views of P600 during Sentence Processing

ZHNAG Ying

（Research Center for Learning Science， Southeast University， Nanjing， Jiangsu 210096）

Abstract Traditionally in the cognitive neuroscience research of sentence processing， P600 effect was divided into syntax P600 effect and semantic P600 effect. Recently some different views were raised to make a interpretation of P600 effects. P600 was considered to be a member of P300 family. The supporting evidences can briefly summarize as follows： First， the P600 components and P300 components have the same regions； Second， there exists many commonly points of the induced factors between P600 and P300.

Keywords sentence processing； P600； P300

0 引言

句子加工的認(rèn)知神經(jīng)機制是心理語言學(xué)家關(guān)注的焦點問題。事件相關(guān)電位技術(shù)（event-related potential，簡稱ERP）因為具有精確的時間分辨率和多維探測指標(biāo)，在句子加工的研究中得到了研究者的廣泛使用，研究者以此為工具提出了以N400、P600成分為代表的反映句子加工實質(zhì)的腦電指標(biāo)。P600是刺激出現(xiàn)后的500ms-800ms之間誘發(fā)的正性電位，主要分布在大腦中央頂部。①P600最早出現(xiàn)在句法結(jié)構(gòu)違反和花園路徑句的句子中，之后研究者在語義違例中也發(fā)現(xiàn)了P600，使得研究者將句子加工中的P600效應(yīng)分離為句法P600效應(yīng)和語義P600效應(yīng)兩大類。

傳統(tǒng)來說，心理語言學(xué)家將句子加工中的P600效應(yīng)分為句法P600效應(yīng)和語義P600效應(yīng)。關(guān)于句法P600的解釋有句法再分析理論②和句法整合困難理論。③句法再分析理論認(rèn)為P600反映了被試對初次分析形成的句法的修復(fù)，也就是說被試加工句子時事先有一個初始的句法分析，而這個分析一旦出了錯誤，就需要被試修正，這種對錯誤的修正就是P600的實質(zhì)。句法整合困難理論認(rèn)為P600反映了句法整合的難度。句法整合就是把當(dāng)前信息和被試預(yù)測的句法信息整合在一起，如果當(dāng)前輸入的信息與句法預(yù)測的信息不一致，就會造成被試句法整合的困難，從而導(dǎo)致顯著增加的P600波幅效應(yīng)。關(guān)于語義P600效應(yīng)，研究者提出了語義關(guān)聯(lián)性假設(shè)和監(jiān)控理論。語義關(guān)聯(lián)性假設(shè)認(rèn)為，句子中關(guān)鍵動詞及其論元之間的語義關(guān)聯(lián)程度是誘發(fā)P600的主要原因。④以“The cat that from the mice fled ran across the room” 句子為例，關(guān)鍵詞“fled”與“cat”“mice”之間具有較強的語義關(guān)聯(lián)性，因此誘發(fā)了P600效應(yīng)。監(jiān)控理論認(rèn)為P600的產(chǎn)生與監(jiān)控有關(guān)，⑤具體來說，是由于句法和語義兩條路線的信息不匹配引起的沖突造成了監(jiān)控，例如在句子“The cat that from the mice fled ran across the room”中，根據(jù)語義路線可知“老鼠從貓那里逃出”，而根據(jù)句法路線可知“貓從老鼠那里逃出”，句法路線與語義路線之間的沖突引起了監(jiān)控，從而誘發(fā)了P600。

1 句子加工中P600的新觀點——P600是類P300成分

P300是峰值在300ms左右的正性電位。研究者⑥⑦發(fā)現(xiàn)P600和P300在地形圖上的區(qū)域是一致的，主要發(fā)生在顳頂交界處，扣帶回后部/楔前葉，和額中部的區(qū)域，支持P600有可能是P300家族中的一員。研究者在詞匯決定任務(wù)中發(fā)現(xiàn)，形態(tài)上不合法的非詞的P300的潛伏期早于N400，形態(tài)上合法的假詞誘發(fā)的P300的潛伏期要晚于N400。⑧⑨⑩這說明，P300的潛伏期隨著單詞復(fù)雜度的變化而變化。P300的這一特性使得P600是類P300成分有了一定的基礎(chǔ)。

目前，研究者發(fā)現(xiàn)P300的出現(xiàn)主要和以下幾種因素相關(guān)： 第一，刺激出現(xiàn)的概率。研究者使用oddball范式發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刺激出現(xiàn)的概率越低，P300的波幅越大；第二，預(yù)期強度。具體來說，當(dāng)輸入刺激的預(yù)期強度較低時，P300的波幅越大；第三，P300是與任務(wù)相關(guān)的成分，主要反映在對二元刺激的分類（binary decision）。如句子“The opposite of black is white. vs. The opposite of black is nice”，語義正確的關(guān)鍵刺激只有一種，因此關(guān)鍵刺激是二元性質(zhì)的，所以語義不正確關(guān)鍵詞“nice”處會誘發(fā)P300效應(yīng)。如果語義正確的關(guān)鍵刺激有很多種情況，那就不會誘發(fā)P300，如句子“He spread the warm bread with butter. vs. He spread the warm bread with socks”中語義正確的關(guān)鍵刺激有“butter”、“jam”、“honey”三種刺激，因此在“socks”就無法誘發(fā)P300效應(yīng)。P300的誘因很多時候和P600重合，能夠解釋大部分的P600效應(yīng)，為P600是類P300成分提供了證據(jù)。

Hahne 的研究支持了P600是類P300成分，他在研究中采用用oddball的范式，操縱違反比例為20%和80%的句法異常句，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在20%的違反條件下誘發(fā)了較大的P600效應(yīng)。Mehravari 和Osterhout 的實驗證明了P600的產(chǎn)生與句法預(yù)測信息有關(guān)。Mehravari在實驗中采用了以下的實驗材料（表1）：

表1

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在不合語法的句子中，3a句的比3b句中的關(guān)鍵詞的P600波幅要更大。這是因為“情態(tài)動詞+動詞原形”的句法可預(yù)測性較高，而be動詞后面可以加-ed，-ing等很多種形式，句法預(yù)測性較低。也就是說句法預(yù)測性越高的地方出現(xiàn)違例時P600越大。Osterhout的研究則更為詳細(xì)的闡述了P600效應(yīng)產(chǎn)生的原因，并且支持了P600是類P300成分，他在研究中所使用的實驗材料如下（表2）：

表2

他發(fā)現(xiàn)，P600的波幅4c>4d>4a和4b。他認(rèn)為，force是及物動詞，被試的句法預(yù)期是其后會出現(xiàn)賓語，對was完全沒有預(yù)期，因此產(chǎn)生了較大的P600波幅；charge既可作及物動詞，也可作不及物動詞，但charge作及物動詞的使用頻率更高，這就使得被試對was有一定的預(yù)期，因此P600波幅相對于force小一些；hope和believe是不及物動詞，被試的句法預(yù)期是其后會跟句子，也就是說被試預(yù)期patient是從句的主語，was并沒有違反被試的預(yù)期，因此P600最小。這個研究證明了被試的句法習(xí)慣決定著P600的波幅，也就是被試對關(guān)鍵詞的預(yù)期越低，P600波幅越大。

一大部分研究者發(fā)現(xiàn)P600與任務(wù)相關(guān)。Kolk 及其同事的研究結(jié)果顯示，當(dāng)要求被試做出可接受性判斷時，句子誘發(fā)了P600效應(yīng)，而當(dāng)要求被試只是閱讀句子，無外顯任務(wù)時，P600效應(yīng)消失。Gunter 等人在實驗中將閱讀任務(wù)變?yōu)榕袛嗑渲械膯卧~是大寫還是小寫字母的物理判斷任務(wù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于語法判斷任務(wù)，物理判斷任務(wù)的P600波幅大幅度減小甚至消失。Schacht 使用探測詞驗證任務(wù)，要求被試驗證某一單詞在句中是否出現(xiàn)過，這樣的任務(wù)使得被試能夠認(rèn)真閱讀句子，又將任務(wù)的影響降到最低。他所使用的實驗材料包括語義違例，句法違例和雙違例。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，探測詞驗證任務(wù)并沒有誘發(fā)P600。他認(rèn)為，如果P600反映的是與句子結(jié)構(gòu)相關(guān)的再分析，整合，修復(fù)等功能，那么即使句子并不明確指向任務(wù)，也應(yīng)該出現(xiàn)P600。相反的，如果P600與任務(wù)相關(guān)，那么任務(wù)指向性越明顯，則P600越大。他們的研究證明了P600是與任務(wù)相關(guān)的成分，支持了P600是類P300成分。

這種觀點能夠同時對句法P600和語義P600做出合理的解釋。例如，在“The broker persuaded to sell the stock was sent to jail. ”句中，由于“persuaded是謂語動詞”的句法信息激活水平較高，因此是大概率事件，而“persuaded是過去動詞”是小概率事件，因此會誘發(fā)P600效應(yīng)。在語義逆轉(zhuǎn)違例的研究中，被試的任務(wù)通常是做出句子是否異常的判斷任務(wù)，如句子“The hearty meals were devouring……”動詞devour的形式正確的唯一可能是devoured，因此符合P300產(chǎn)生的條件。事實上，一些語義逆轉(zhuǎn)句子不符合被試的世界知識，但并非是錯誤的（貓有可能從老鼠那里逃出），只是事件出現(xiàn)的概率較低，因此理論上語義逆轉(zhuǎn)違例的P600波幅要大于正常句。

2 小結(jié)和展望

在句子加工領(lǐng)域的研究中，通常將句子加工中的P600效應(yīng)分為句法 P600效應(yīng)和語義P600效應(yīng)，然而，這些傳統(tǒng)的理論解釋都各有各自的不足。句法再分析理論認(rèn)為，P600反映了被試對初始分析形成的句法的修復(fù)，但該理論無法量化修復(fù)的程度，造成了在P600的梯度變化中解釋力弱。句法整合理論認(rèn)為，P600反映了當(dāng)前信息和被試預(yù)測信息之間的整合困難，但卻無法合理的解釋Kolk（2003）的實驗結(jié)果。語義關(guān)聯(lián)性假設(shè)認(rèn)為，句子中關(guān)鍵動詞及其論元之間的關(guān)聯(lián)的緊密程度是誘發(fā)語義P600的主要原因，然而Hoeks和Stowe等 的研究中所使用的句子“De speer heeft de atleten opgesomd./ The javelin has summarized the athletes.”在關(guān)鍵詞“summarized”中也誘發(fā)了P600，可以看出，“summarized”與“javelin”和“athletes”之間并沒有很強的語義關(guān)聯(lián)性但卻誘發(fā)了P600效應(yīng)。監(jiān)控說認(rèn)為，語言要素的預(yù)期和非預(yù)期表征間的強烈沖突引起的監(jiān)控是誘發(fā)語義P600的主要原因，在一定程度上能合理的解釋語義P600效應(yīng)的產(chǎn)生，但是無法解釋一些語義違例中誘發(fā)的是N400，而不是P600。因而研究者提出了P600的其他觀點，以求深入了解P600的實質(zhì)。

P600是類P300成分的觀點能夠統(tǒng)合句法P600效應(yīng)和語義P600效應(yīng)。Kuperberg 等人的研究為統(tǒng)合句法P600效應(yīng)和語義P600效應(yīng)提供了基礎(chǔ)，他們采用fMRI技術(shù)來考察語義逆轉(zhuǎn)違反和句法違反的腦區(qū)差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與控制條件相比，語義逆轉(zhuǎn)違反和句法違反所激活的腦區(qū)大致相符：兩者都激活了額葉-頂下-基底節(jié)所形成的廣泛的網(wǎng)絡(luò)。這表明，語義P600效應(yīng)和句法P600效應(yīng)具有相同的腦神經(jīng)基礎(chǔ)。然而，相關(guān)的批評也有很多，尤其是來自病理學(xué) 的證據(jù)，這些研究反對P600等同于P300的觀點。因此，P600是類P300成分這一觀點還需要更多的實驗證據(jù)加以支持。

注釋

① Sfagos C， Papageorgiou C C， Kosma K.K， et al. Working memory deficits in multiple sclerosis： a controlled study with auditory P600 correlates[J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry， 2003，74（9）：1231-1235.

② Friederici A D. The time course of syntactic activation during language processing： a model based on neuropsychological and neurophysiological data[J]. Brain and Language， 1995， 50（50）：259-281.

③ Kaan E， Harris A， Gibson E， et al. The P600 as an index of syntactic integration difficulty[J]. Language and cognitivr processes， 2000，15（2）：159-201.

④ van Herten M， Kolk H H J， Chwilla D J. An ERP study of P600 effects elicited by semantic anomalies[J]. Cognitive Brain Research， 2005，22（2）：241-255.

⑤ Vissers C T W M， Kolk H H J， van de Meerendonk N， et al. Monitoring in language perception： Evidence from ERPs in a picture – sentence matching task[J]. Neuropsychologia， 2008，46（4）：967-982.

⑥ Mehravari A S， Tanner D， Wampler E K， et al. Effects of Grammaticality and Morphological Complexity on the P600 Event-Related Potential Component[J]. PLOS ONE， 2015， 10 （10）：e140850.

（下轉(zhuǎn)第86頁）（上接第54頁）

⑦ Sassenhagen J， Bornkessel-Schlesewsky I. The P600 as a correlate of ventral attention network reorientation [J]. Cortex， 2015，66：A3-A20.

⑧ Bentin S.， McCarthy G.， & Wood C C. Event-related potentials， lexical decision， and semantic priming[J]. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology，1985，60（4）： 343-355.

⑨ Holcomb P.， & Neville， H. Auditory and visual semantic priming in lexical decision： A comparison using event-related brain potentials[J].Language and Cognitive Processes，1990， 5（4）： 281-312.

⑩ Roehm D.， Bornkessel-Schlesewsky I.， R sler F.， et al. To predict or not to predict： Influences of task and strategy on the processing of semantic relations[J]. Journal of Cognitive Neuroscience，2007b， 19（8）：1259-1274.

Piction T W. The P300 Wave of the human event-related poential[J]. Journal of Clinical Neurophysiology， 1992，9（4）：456-479.

Bornkessel-Schlesewsky I， Kretzschmar F， Tune S， et al. Think globally： Cross-linguistic variation in electrophysiological activity during sentence comprehension[J]. Brain & Language， 2011，117（3）：113-152.

Hanhne A， Friedrici A D. Electrophysiological Evidence for Two Steps in Syntactic Analysis： Early Automatic and Late Controlled Processes[J]. Journal of Cognitive Neuroscience， 1999，11（2）：194-205.

Osterhout L， Holcomb P J， Swinney D A. Brain Potentials Elicited by Garden-Path Sentences： Evidence of the Application of Verb Information During Parsing[J]. Journal of Experimental Psychology： Learning， Memory ，and Cognition， 1994，20（4）：786-803.

Kolk H H J， Chwilla D J， van Herten M， et al. Structure and limited capacity in verbal working memory： A study with event-related potentials[J]. Brain and Language，2003，85 （1）： 1-36.

Gunter T C， Friederici A D. Concerning the automaticity of syntactic processing[J]. Psycho- physiol， 1999，36（1）： 126-137.

Schacht A， Sommer W， Olga Shmuilovich P C M. Differential Task Effects on N400 and P600 Elicited by Semantic and Syntactic Violations[J]. PLOS ONE， 2014，9（3）：e91226.

Hoeks J C J， Stowe L A， Doedens G. Seeing words in context： the interaction of lexical and sentence level information during reading[J]. Cognitive Brain Research， 2004，19（1）：59-73.

Kuperberg G.R.， Sitnikova T.， & Lakshmanan B. M. Neuroanatomical distinctions within the semantic system during sentence comprehension： Evidence from functional magnetic resonance imaging[J]. NeuroImage，2008，40（1）： 367-388.

Frisch S， Kotz S A， von Cramon D Y， et al. Why the P600 is not just a P300： the role of the basal ganglia[J]. Clinical Neurophysiology， 2003，114（2）：336-340.