認(rèn)知加工中的ERPs腦電成分之N400研究綜述

段繼香

【摘要】：作為研究腦的語(yǔ)言加工常用的腦電成分，事件相關(guān)電位成分N400通常被看作語(yǔ)義加工的指標(biāo)。因其能有效考察語(yǔ)言加工的各方面，在語(yǔ)言理解中得到廣泛運(yùn)用。本文目的在于梳理其發(fā)展歷程，闡明其成分特性，簡(jiǎn)介其研究范式、影響因素及相關(guān)理論模型等，以期對(duì)此成分作深入了解，展現(xiàn)其研究概貌。

【關(guān)鍵詞】：N400；語(yǔ)義加工；綜述

1 N400簡(jiǎn)介

1980年，Kutas和Hillyard（1980）最先對(duì)N400進(jìn)行了報(bào)道，隨后他們發(fā)現(xiàn)N400的波幅與被試對(duì)句子最后一個(gè)詞的期待程度呈負(fù)相關(guān)（Kutas & Hillyard， 1984）。

1980至1988年間，學(xué)者們主要是探討N400的名稱、含義及功能特性。1988年，它被公認(rèn)為大腦的一個(gè)腦電成分。早期（1989-1998年）運(yùn)用N400進(jìn)行語(yǔ)言研究，注重的是語(yǔ)言處理的及時(shí)性、加工水平及語(yǔ)言要素的分類情況等方面。成熟時(shí)期（2000年后），研究者開(kāi)始關(guān)注篇章理解（Van Berkum， 2009）、世界知識(shí)、非字面語(yǔ)言如隱喻的理解（Colson， 2011）、題元角色的違反、詞匯識(shí)別、音樂(lè)與語(yǔ)言的關(guān)系（杜醒等， 2009）等方面。N400自被發(fā)現(xiàn)起至今，極大地促進(jìn)了語(yǔ)言研究的發(fā)展。

2 N400解析

2.1 N400的內(nèi)涵及成分特性

N400是一個(gè)分布在大腦中頂葉、偏右側(cè)半球的一個(gè)負(fù)向波，因其峰值出現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)后的400ms左右，因而被稱為N400。N400潛伏期穩(wěn)定，對(duì)語(yǔ)義操作極其敏感。在語(yǔ)言的ERP研究中，N400被看作語(yǔ)義加工（難度）的指標(biāo)。所有形式的詞匯（書(shū)面、口頭及符號(hào)的）都能誘發(fā)N400，它對(duì)與意義相關(guān)的文本也很敏感，圖形刺激也可誘發(fā)N400。當(dāng)前，研究者在用語(yǔ)言刺激作材料的認(rèn)知加工中廣泛發(fā)現(xiàn)了N400（Kutas et al.， 2000； Hagoort et al.， 2004； Van et al.， 2001）。

目前，多數(shù)研究者認(rèn)為N400反映了詞匯識(shí)別過(guò)程中語(yǔ)義表征的自動(dòng)激活（Brown et al.， 2000； Holcomb， 1988； Kiefer， 2000）和語(yǔ)義信息在句子加工中的下意識(shí)整合（Hagoort et al.， 2004）。但也有研究者發(fā)現(xiàn)N400不僅反映詞匯語(yǔ)義的加工，還反映被試對(duì)句法范疇的預(yù)期（Hinojosa et al， 2005）。郭桃梅等人（2008）的研究就表明，相似的N400成分可能反映不同的加工機(jī)制。

2.2 N400的頭皮分布與腦內(nèi)源

N400波幅的頭皮分布廣泛，主要位于頂區(qū)，在頭部右側(cè)更明顯（Kutas et al， 1988）。視覺(jué)N400最大波峰在頂中央部，聽(tīng)覺(jué)N400則在額中央部（Kutas & Hillyard， 1980）。中頂區(qū)和頂枕區(qū)域是視覺(jué)任務(wù)中N400產(chǎn)生的主要區(qū)域（Kreher et al.， 2006），典型N400分布在頂中區(qū)（Kutas et al.， 2006）。

Kutas和Hillyard（1982）的研究發(fā)現(xiàn)句尾歧義詞在右半球引發(fā)的N400波幅略比左半球大，且波形持續(xù)時(shí)間在右半球比左半球更大。Connolly和Phillips（1992）、Connolly和Phillips（1994）采用相同實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑謩e呈現(xiàn)視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)刺激，發(fā)現(xiàn)視覺(jué)N400分布于中頂部，而聽(tīng)覺(jué)N400分布于額中部，研究者們認(rèn)為這可能表明N400存在通路間頭的皮分布差異。于愛(ài)華等（2009）的研究發(fā)現(xiàn)，聽(tīng)覺(jué)N400的產(chǎn)生是大腦雙側(cè)的，這與視覺(jué)通道所產(chǎn)生的單側(cè)（右側(cè)）N400（Rugg， 1984）是不同的。

關(guān)于N400的腦內(nèi)發(fā)生源，研究者們還未達(dá)成一致觀點(diǎn)。N400可能發(fā)生在旁海馬梭狀回（McCarthy et al.， 1995），也許發(fā)生在內(nèi)側(cè)顳葉（Nobre & McCarthy， 1995）。Ullman（2004）認(rèn)為N400的腦內(nèi)發(fā)生源位于顳葉中部，并可能與腹側(cè)前額葉有關(guān)。Lau E. F. 等（2008）的研究發(fā)現(xiàn)，這一成分可能源于左側(cè)額下回或眶額皮層。張婭玲等（2011）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)N400很可能源于額中回，可能是多源性的、多個(gè)部位共同作用的結(jié)果。

2.3影響N400的因素

影響N400的因素有很多。第一，刺激呈現(xiàn)通路。N400廣泛發(fā)現(xiàn)于多種語(yǔ)言的視聽(tīng)等多通道中，且分布模式不一（Holcomb & Neville， 1990）；第二，語(yǔ)義聯(lián)系程度強(qiáng)弱；第三，目標(biāo)詞出現(xiàn)在句子加工中的位置（Van Petten， 1995）；第四，句子理解任務(wù)中詞語(yǔ)的呈現(xiàn)速度（Kutas， 1997）；第五，年齡越大其潛伏期越短（Gunter et al.， 1992）。

何清順（2013）總結(jié)了詞語(yǔ)語(yǔ)義加工中影響的N400因素，如詞類、詞頻、拼寫(xiě)相似性、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)、詞語(yǔ)具體性、語(yǔ)境以及詞匯隱喻等，并指出對(duì)這些因素的研究有助于理清語(yǔ)言與大腦機(jī)制的關(guān)系。

2.4 N400研究范式

研究者多采用啟動(dòng)范式和語(yǔ)義違反范式研究N400。前一種通過(guò)控制啟動(dòng)刺激（呈現(xiàn)時(shí)間較短）和靶刺激的關(guān)系，來(lái)研究所誘發(fā)的N400 產(chǎn)生的影響。后一種范式則是在句子背景下，逐個(gè)呈現(xiàn)句子中的單詞，最后呈現(xiàn)靶刺激，從而來(lái)研究N400。

3與N400研究的相關(guān)理論模型

研究者一致認(rèn)為N400反映了語(yǔ)言認(rèn)知的加工過(guò)程，它與語(yǔ)言加工的詞匯-語(yǔ)義關(guān)系密切、對(duì)語(yǔ)義違反敏感，但在其反映的是有意識(shí)的語(yǔ)義整合過(guò)程還是詞匯加工過(guò)程，還未達(dá)成共識(shí)，因而產(chǎn)生了幾個(gè)與N400有關(guān)的理論模型。

3.1前詞匯加工理論

該理論以Morton（1969）的單詞產(chǎn)生器模型為基礎(chǔ)，認(rèn)為N400反映了詞匯表征的自動(dòng)激活擴(kuò)散水平，它在啟動(dòng)條件下的波幅比無(wú)啟動(dòng)條件下小，因?yàn)閱?dòng)刺激產(chǎn)生的自動(dòng)擴(kuò)散激活會(huì)給靶刺激的覺(jué)察器提供更多的可用資源。Holcomb等人（2005）及Wang等人（2009）的研究結(jié)果都該理論，但該理論過(guò)于強(qiáng)調(diào)自動(dòng)擴(kuò)散激活的作用。

3.2詞匯加工理論

鑒于前詞匯加工理論的不足，Deacon等人（2004）將N400與語(yǔ)詞刺激的分析加工相聯(lián)系，提出詞匯加工理論，強(qiáng)調(diào)語(yǔ)境只是通過(guò)反饋語(yǔ)義信息來(lái)減少分析加工的難度，從而減小N400的波幅。這一理論避免了前詞匯加工理論的缺陷，但是，一些研究者對(duì)于非衍生假詞是否確實(shí)不能激活語(yǔ)義提出了質(zhì)疑。

3.3詞匯后整合理論

Holcomb（1993）的研究發(fā)現(xiàn)，刺激質(zhì)量（影響詞匯水平的加工）不影響N400的語(yǔ)義啟動(dòng)效應(yīng)，提出詞匯后加工理論。他認(rèn)為N400反映靶刺激在控制加工中被整合至上下文較高級(jí)意義的過(guò)程，其波幅與整合中所付努力成正相關(guān)。N400反映了受意識(shí)控制的語(yǔ)義整合過(guò)程，屬于詞匯后加工過(guò)程（Brown & Hagoort， 1993）。Brown等人（2000）的研究也表明N400波幅受期望產(chǎn)生的啟動(dòng)控制。這些研究都支持詞匯后加工理論。

3.4交互激活模型（Interactive Activation Model）

在IA模型中，視覺(jué)語(yǔ)詞刺激需經(jīng)三個(gè)層次的加工，每個(gè)層次有相互獨(dú)立的單元，分別表征某特征、字母、單詞，亦分別稱作特征表征層次、字母表征層次、單詞表征層次。相鄰表征層次間的聯(lián)系既有促進(jìn)也有抑制。該模型有串聯(lián)式加工和交互式加工兩個(gè)要素，都可解釋真詞的優(yōu)勢(shì)效應(yīng)。它還可對(duì)人們常把不熟悉的字詞識(shí)別為熟悉的字詞這一現(xiàn)象。許多模型都是以IA模型為基礎(chǔ)構(gòu)建，如DRC模型（雙通路串聯(lián)式模型）（Coltheart et al.， 2001）。

3.5多階段激活模型

多階段激活模型（Besner et al.， 2011）認(rèn)為，詞匯加工從其正字法輸入詞條系統(tǒng)中的表征激活開(kāi)始，然后再激活隨后的語(yǔ)義系統(tǒng)。語(yǔ)義表征的激活能擴(kuò)散到相關(guān)語(yǔ)義表征，并通過(guò)反饋擴(kuò)散至詞匯輸入詞條系統(tǒng)。刺激質(zhì)量和詞頻分別影響正字法輸入詞條系統(tǒng)的激活率及從正字法輸入詞條系統(tǒng)到語(yǔ)義系統(tǒng)的投射或者“通路”的傳遞效率。該模型預(yù)測(cè)，刺激質(zhì)量和頻率有疊加效應(yīng)，二者分別作用于不同的認(rèn)知加工階段。

4 N400在語(yǔ)言認(rèn)知及其他研究中的應(yīng)用

楊亦鳴等（2008）的研究運(yùn)用N400這一指標(biāo)，證明了詞匯能力具有顯著的心理現(xiàn)實(shí)性。曾紅玲等（2009）采用N400指標(biāo)探討了語(yǔ)篇語(yǔ)境對(duì)句子理解的影響。沈汪兵等（2012）的研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更負(fù)的N380，他們依據(jù)N380 的腦電、時(shí)頻特征及源定位將其確定為N400。

張輝等（2013）的研究表明N400與韻律相關(guān)。鄭志偉等（2013）的實(shí)驗(yàn)認(rèn)為N400效應(yīng)反映了情緒韻律對(duì)口語(yǔ)情緒詞意義提取的影響。劉兆敏等（2013）的研究認(rèn)為N400可能是電生理研究者提出的神經(jīng)啟動(dòng)概念的重要ERPs指標(biāo)。

楊亞平等（2015）的研究表明，N400可以作為考察對(duì)刻板印象進(jìn)行認(rèn)知的電生理學(xué)指標(biāo)。

5總結(jié)

本文對(duì)N400的研究作了全面回顧。綜上可見(jiàn)研究還存在一些不足：首先，因研究N400 所采用的實(shí)驗(yàn)材料多樣且材料間差異大使得有關(guān)研究結(jié)論不盡一致、不具、普適性；其次，N400研究范式多樣，因在不同實(shí)驗(yàn)任務(wù)中被試對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的加工程度不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果因而也就不同。所以，研究者還需要繼續(xù)探索科學(xué)一致性的研究方法。

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