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大话ERP之十八:熟练掌握十门外语之从入门到放弃之语言相关ERP
发布者:admin 发布时间:2018/11/3

 杨晓飞 思影科技 今天


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    丞相谦虚的摆摆手道“我们继续”

    当年我刺董之时,认识一人,此人擅长察言观色,变化多端,如今割据一方:

N170(刘备,绰号皇叔,情商超高,现在还在卖鞋子,yeezy的,你有空去帮我买一双,非常潮)

N170是一个能够反映人脸或者字词等刺激加工过程的ERP成分,通常在刺激呈现后170 ms150~200ms)左右出现,最大的响应在颞枕区电极点附近。目前关于N170的研究主要集中在人脸识别(面孔比其他非面孔刺激引发更大峰值,表现为头皮偏右侧化)或者字词识别(字词能够比其他非字词刺激如字符串,引发更大峰值,表现为头皮偏左侧化)。

在面孔识别的研究中,人脸刺激呈现后172 ms会诱发一个明显的负波,且呈现右半球偏侧化,人的五官(如眼睛)和变形人脸也诱发了相同的负波,其它刺激均没有。且与熟悉度、年龄、性别等因素无关。而且婴儿期右脑视觉剥夺的被试的面孔识别能力受损严重,这也证明了此成分的右偏侧化,且此成分并不是天生的,而是需要早期的视觉经验来发展这一面孔识别功能,但大脑两个半球在这里并不是同等的,而是只有右半球才会使用早期的视觉输入来发展这一面孔加工功能。

很多证据表明N170对面孔识别敏感,但其对面孔的特异性还未知,研究者认为面孔倒置效应(face inversion effect, FIE)可以证明其面孔识别的特异性。人脸比汽车房屋等其它图片产生更大的N170,倒立人脸比正立人脸产生更大的N170,且倒立人脸N170的潜伏期要比正立人脸N170的潜伏期晚。然而有研究者认为,FIE的本质并非人脸的特异性所致,而是大脑对高度熟悉的物体刺激的普通反应。为此有研究者提出了视觉专家化理论(Visual Expertise TheoryVET),强调人类是人脸识别的专家而非对人脸有特异加工机制。研究者为了证明这一假设,创造出人造动物,其成员之间具有较大的家族相似性。行为实验发现,FIE并不是人脸识别所特有的,具有专家能力的人对某种非人脸刺激(如狗)也会出现FIE脑电实验还发现,鸟类和狗类专家在识别其所特长的物体时诱发的N170峰值大于非特长物体的N170峰值,这说明N170峰值在视觉加工的早期阶段,个体对特长物体的加工和非特长物体的加工是不一样的,并进一步说明N170并不局限于人脸加工。由此可见,VET似乎也可以用于解释人脸加工所表现出的所谓的特异性,但是还需要更多的证据支持。有研究者推测,人脸和客体刺激的N170取决于同类刺激的相似性。在专家化知识能把握的范围内,刺激的相似度越高,识别越困难,需要启用的专家化知识就越多,N170的峰值就越大。例如,倒立人脸本身有许多相似的倒立人脸,同时和它的正立版本的相似脸也是相似的,因此倒立人脸比正立人脸的相似度更高,从而加工倒立人脸时需要启用更多的专家化知识,大脑会诱发峰值更大的N170。但是这种推测有待于进一步研究的证实。

字词识别的研究中,也出现了类似人脸识别中N170增大的现象,字词识别的N170成分是第一个对字词材料敏感的脑电成分,和人脸识别的研究相似,字词刺激诱发的N170峰值显著大于其他非字词刺激,但比面部识别的N170复杂得多。

有研究者认为,N170与正字法加工有关。而采用odd ball实验范式探究正字法刺激和非正字法刺激(符号、形状)的研究发现刺激呈现后170 ms左右,两种刺激均在枕颞区诱发了N170,但正字法诱发的更大,且差异出现在左半球。除了拼音文字的研究,汉字是象形文字,和字母文字差异很大,但研究发现,它能够诱发比英文更大的N170,激活区为双侧的枕区。


那说起玄德玄老板,就不能不提他手下最强职业经理人:

N400(博览群书通古今,纵横天下是孔明,凭一本儿歌三百首,治国齐家平天下)

在语言加工的ERP成分中,研究最广泛的是N400。在刺激呈现后大约400ms达到峰值,时间窗大约是250-500ms,通常最大值位于中央-顶区的电极,轻微左侧化,头皮分布会根据刺激轻微变化。N400是大脑对词汇和其他有意义(或可能有意义)刺激的正常反应,包括视觉和听觉词汇、手语符号、图片、面孔、环境声音和气味。

上图展示了N400的发现。在三种条件下使用序列单词呈现方式组成一个句子。箭头表示每个单词出现的时间。在三个条件下,比较结尾词的ERP。在一致条件下(实线),句子的最后一个词在给定语境下在语义上是合适恰当的。在异常情况下(虚线),考虑到上下文,句子的最后一个词在语义上是不合适的,这就引出了N400。虚线表示语义一致但在物理属性上有差异(不同字体大小)的句子的结尾词会引起一个较大的正向偏移(P650),但不会引起N400

在早期的研究中,考察阅读句子的结尾时遇到非预期单词时(如,我今早吃了面包和石头),研究者本来期待诱发P300,因为之前发现它可以由非预期刺激所诱发,结果发现,相比于预期的正常句子结尾(如,我今早吃了面包和炸鸡),非预期单词诱发了更大的负波,但研究者又发现,这一负波不是由句子结尾的非预期事件诱发,因为语义正常而物理上非预期单词(如,我今早吃了面包和炸鸡)诱发了P300但没有诱发N400,这表明,N400是语义加工相关的,而不只是对非预期单词的反应。

在不同的任务中,N400的潜伏期比较稳定,除了少量的例外,如年龄会影响峰值,当以双侧乳参考,刺激前基线为-100ms,波幅范围为-55uV,但N400的波幅并不总是小于0,它只是负走向的成分。研究N400的经典套路是在屏幕中间依次呈现单词,被试做出单词/非单词的判断。在启动范式中,启动词与目标词有联想关系(如,蜜蜂,蜂蜜),语义相关(如,糖,蜂蜜)或者直接重复(如,蜂蜜,蜂蜜)。N400的波幅会在语义相关的启动中降低,而这种降低程度可以用来测量单词之间的关系。另一种范式是句子阅读,一般是在句子结尾处出现非预期单词。

影响N400的波幅的因素有下:1.词频,高频词的N400波幅降低;2.重复出现的词;3.句尾歧义词;4.真词假词;5.新词旧词;6.图片命名;等等。

在上一节中,我们描述了与语义加工相关联的N400 ERP成分。在这一发现之后,研究人员试图找出其他与语言加工的其他方面类似的ERP成分。在候选过程中,最重要的可能是与构建或提取句法结构(syntactic structure)相关的过程,这是语言产生和理解的一个基础和本质方面。

 

而且,不久之后,似乎有证据表明一个ERP成分反映了这种过程:P600

诸葛亮的好兄弟:庞统

(卧龙凤雏,得一可安天下之凤雏,长相非常英俊,绰号三国吴彦祖)


P600是一个缓慢的后期正向偏转的波形(syntactic positive shift[句法正漂移], or SPS)。通常在刺激开始后500毫秒左右出现(尽管也观察到较早期的正向偏转波),并持续几百毫秒;其峰值振幅一般在600毫秒左右。P600通常在后侧电极上最大,且通常是分布广泛,没有明显的偏侧分布。P600对书面和听觉刺激的反应都有发现。最初,观察到P600对语法操纵的不同响应似乎是对N400作为语义加工标记的完美补充。然而,P600功能的解释可能并不像人们曾经认为的那么简单。下面回顾了一些观察到P600的情况,这些结论可能会初步告诉我们大脑中的语言加工的一些情况。

最初的一些研究考察了ERP句法异常的反应,即包含某种违反句法原则的句子。研究者会让被试读以下句子:

a The broker hoped to sell the stock. 经纪人希望出售股票。
b The broker persuaded to sell the stock. 
经纪人说服他卖掉股票。

句子a符合动词‘hope’的短语结构原则(作为不及物动词,后面可以接从句补语)。另一方面,句子b违反了动词‘persuade’作为及物动词的短语结构原则;‘persuade’后面要接名词短语,它可以作为一个直接宾语,并且只能接受从句补语,句子b直接接简化关系从句也是不可以的。与不包含短语结构违背的句子相比,违反了短语结构的句子会导致更大的P600。而对荷兰语中违反主语动词规则的行为也有类似的反应(见下图)

句子的句法合理(蓝线)与句法违背(红线)P600效应。Data from Hagoort, Brown & Groothusen, Languageand Cognitive Processes, (1993)

许多研究表明,P600许多语法异常都有反应,包括上述短语结构,数学规则违背,以及其他类型的规定违背,包括性别和格位标记,动词时态违背,次范畴化违背。有趣的是,一些研究表明,即使是在毫无意义的句子中违反语法规则也会产生P600效应(e.g.,The boiled watering-can smokes/*smoke the telephonein the cat”,*后面是对的,can后面接动词原型),这强化了关于P600是对语法结构作反应的结论(与意义无关)。P600这一类的效应不一定局限于语言加工领域。事实上,对几种不同结构的违背的研究都发现了P600,包括音乐,数学规则,抽象的序列。这些结果表明,P600可能是较为普遍的结构构建过程的一个指标,其中句法加工就是一个例子。

此外,P600效应并只不局限于直接单纯的结构违背的情况。一些研究表明,P600成分对不包含任何结构违背的句子中的句法复杂度也很敏感。也就是说,语法结构良好、但语法难度较大或不太受欢迎的句子,相对于更容易理解或以其他方式更受欢迎的句子,也能出现更大振幅的P600。这种类型的P600效应出现在对包含一些临时句法歧义的句子的响应中,在句子加工过程中,在某个时间点至少有两个备选的句法解析可以进行。看下面例子:

a The man ispainting the house but the garage is already finished.那个人正在油漆房子,但汽车修理厂已经完工了。
     b The man is painting the houseand the garage is already finished.
那个人正在油漆房子,修车厂已经完工了。

句子a, b是语法正确的;然而,b包含一个在a中不存在的临时语法歧义。句子b中,直到第二个从句中的动词‘is’出现之前,句子片段都可以产生两个似是而非且形式上允许的结构(一个是:‘and’与‘house’和‘garage’一起构成了名词短语,都是被刷油漆的;另一个是:‘the garage’是新从句的主句,因为出现了‘is’)。行为研究表明,大多数读者更喜欢第一种结构,而之后出现‘is’时的结构必须抛弃ERP的结果反映了行为学的结果:对于第二个从句中的动词‘is’,P600的波幅在句子b中会大于句子a,表明读者在这时必须放弃偏好的结构解释,而选择不那么偏好的结构解释。

另一项研究表明,句子中不需要包含这种“garden path (花园中的曲折小路,意思是要随时改变理解的思路)”(在认识到需要改变理解方向思路之前,先沿着特定的句法规则走下去)来引出更大的P600;句子没有歧义,但语法上更困难或复杂,也会导致P600振幅的增加。

 

P600效应会发生在语法正确但不太受人偏好的语法的句子中。在上面的面板中,显示了对不符合语法的典型的P600效应;当动词和名词数量不一致时(i.e., “. . . the hamburger that are…”),不符合语法的动词(红线)P600大于语法合理的句子(蓝线)。在底部面板中,比较了首选的和非首选的语法句子;即,将动词(were)附加到最近的名词短语(pizzas)上要比附加到句子前面的名词短语(cakes)上容易得多,尽管后者也合乎语法。非首选的句子(粉色线)P600值大于首选的(绿色线)。为了便于比较,中间的面板显示了,当动词不能与到前面的任何一个名词短语匹配时(语法错误,紫线)比首选的语法正确的条件(绿线)引发了一个更大的P600

基于上述结果,对P600的功能意义提出了几种重要的解释。其中一些模型描述了P600在句法分析和重新分析或修复(reanalysis or repair)过程中的作用。有人认为P600反映了重新加工的成本,这在初始的句法理解被否定时是必要的。另有人认为P600反映了句法整合的困难,当当前的句法结构可预测(因而易于激活)时,这个过程会变得更容易。Friederici(我熟悉的一个外国友人)提出了一个三阶段的语言理解模型,其中P600对应于句法再分析的最后阶段,当最初两个阶段(早期短语结构构建和语义/动词论证信息激活)的信息不能轻松流畅的被读者接受时可能会产生语法再分析。Hagoort(来自西洋的神秘高手)提出了一种句法加工的统一模型,其中P600指标表示将句法框架统一为一个短语结构所需的时间。当语法歧义(暂时)引入多个可能的语法结构并在备选结果之间进行竞争,这种统一需要更长的时间(因此P600的振幅更大)

最后,很可能P600效应不是一个整体,而是包含一系列可能反映可分离的底层功能过程的效应。P600的地形分布可能会有所不同,这取决于对句法解析的需求类型。具体来说,他们认为P600效应在没有满足语法偏好的情况下更倾向于前端分布,而在完全违反语法的情况下更倾向于后端分布。

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丞相道:

“rng都回家了,还扯啥,我早料到你沉迷游戏,无心学习,我已经给你报了思影科技如下课程,你发回执吧”(直接点击,一键升级):

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