句子加工中P600成分的新解讀

張瑩

摘 要 在傳統句子加工的認知神經研究中，一般將句子加工的P600效應分為句法P600效應和語義P600效應。近些年來研究者試圖從“P600是類P300成分”的角度解釋P600效應。主要支持證據有：第一，P600和P300具有相同的腦區域；第二，P600的誘發原因和P300的誘發原因存在較多的一致性。

關鍵詞 句子加工 P600 P300

中圖分類號：H030 文獻標識碼：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

句子加工的認知神經機制是心理語言學家關注的焦點問題。事件相關電位技術（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，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的腦電指標。P600是刺激出現后的500ms-800ms之間誘發的正性電位，主要分布在大腦中央頂部。①P600最早出現在句法結構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現了P600，使得研究者將句子加工中的P600效應分離為句法P600效應和語義P600效應兩大類。

傳統來說，心理語言學家將句子加工中的P600效應分為句法P600效應和語義P600效應。關于句法P600的解釋有句法再分析理論②和句法整合困難理論。③句法再分析理論認為P600反映了被試對初次分析形成的句法的修復，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。句法整合困難理論認為P600反映了句法整合的難度。句法整合就是把當前信息和被試預測的句法信息整合在一起，如果當前輸入的信息與句法預測的信息不一致，就會造成被試句法整合的困難，從而導致顯著增加的P600波幅效應。關于語義P600效應，研究者提出了語義關聯性假設和監控理論。語義關聯性假設認為，句子中關鍵動詞及其論元之間的語義關聯程度是誘發P600的主要原因。④以“The cat that from the mice fled ran across the room” 句子為例，關鍵詞“fled”與“cat”“mice”之間具有較強的語義關聯性，因此誘發了P600效應。監控理論認為P600的產生與監控有關，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控，例如在句子“The cat that from the mice fled ran across the room”中，根據語義路線可知“老鼠從貓那里逃出”，而根據句法路線可知“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控，從而誘發了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發現P600和P300在地形圖上的區域是一致的，主要發生在顳頂交界處，扣帶回后部/楔前葉，和額中部的區域，支持P600有可能是P300家族中的一員。研究者在詞匯決定任務中發現，形態上不合法的非詞的P300的潛伏期早于N400，形態上合法的假詞誘發的P300的潛伏期要晚于N400。⑧⑨⑩這說明，P300的潛伏期隨著單詞復雜度的變化而變化。P300的這一特性使得P600是類P300成分有了一定的基礎。

目前，研究者發現P300的出現主要和以下幾種因素相關： 第一，刺激出現的概率。研究者使用oddball范式發現，當刺激出現的概率越低，P300的波幅越大；第二，預期強度。具體來說，當輸入刺激的預期強度較低時，P300的波幅越大；第三，P300是與任務相關的成分，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”，語義正確的關鍵刺激只有一種，因此關鍵刺激是二元性質的，所以語義不正確關鍵詞“nice”處會誘發P300效應。如果語義正確的關鍵刺激有很多種情況，那就不會誘發P300，如句子“He spread the warm bread with butter. vs. He spread the warm bread with socks”中語義正確的關鍵刺激有“butter”、“jam”、“honey”三種刺激，因此在“socks”就無法誘發P300效應。P300的誘因很多時候和P600重合，能夠解釋大部分的P600效應，為P600是類P300成分提供了證據。

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，結果發現在20%的違反條件下誘發了較大的P600效應。Mehravari 和Osterhout 的實驗證明了P600的產生與句法預測信息有關。Mehravari在實驗中采用了以下的實驗材料（表1）：

表1

結果發現，在不合語法的句子中，3a句的比3b句中的關鍵詞的P600波幅要更大。這是因為“情態動詞+動詞原形”的句法可預測性較高，而be動詞后面可以加-ed，-ing等很多種形式，句法預測性較低。也就是說句法預測性越高的地方出現違例時P600越大。Osterhout的研究則更為詳細的闡述了P600效應產生的原因，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

他發現，P600的波幅4c>4d>4a和4b。他認為，force是及物動詞，被試的句法預期是其后會出現賓語，對was完全沒有預期，因此產生了較大的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，被試的句法預期是其后會跟句子，也就是說被試預期patient是從句的主語，was并沒有違反被試的預期，因此P600最小。這個研究證明了被試的句法習慣決定著P600的波幅，也就是被試對關鍵詞的預期越低，P600波幅越大。

一大部分研究者發現P600與任務相關。Kolk 及其同事的研究結果顯示，當要求被試做出可接受性判斷時，句子誘發了P600效應，而當要求被試只是閱讀句子，無外顯任務時，P600效應消失。Gunter 等人在實驗中將閱讀任務變為判斷句中的單詞是大寫還是小寫字母的物理判斷任務，結果發現相比于語法判斷任務，物理判斷任務的P600波幅大幅度減小甚至消失。Schacht 使用探測詞驗證任務，要求被試驗證某一單詞在句中是否出現過，這樣的任務使得被試能夠認真閱讀句子，又將任務的影響降到最低。他所使用的實驗材料包括語義違例，句法違例和雙違例。結果發現，探測詞驗證任務并沒有誘發P600。他認為，如果P600反映的是與句子結構相關的再分析，整合，修復等功能，那么即使句子并不明確指向任務，也應該出現P600。相反的，如果P600與任務相關，那么任務指向性越明顯，則P600越大。他們的研究證明了P600是與任務相關的成分，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P600效應。在語義逆轉違例的研究中，被試的任務通常是做出句子是否異常的判斷任務，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產生的條件。事實上，一些語義逆轉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），只是事件出現的概率較低，因此理論上語義逆轉違例的P600波幅要大于正常句。

2 小結和展望

在句子加工領域的研究中，通常將句子加工中的P600效應分為句法 P600效應和語義P600效應，然而，這些傳統的理論解釋都各有各自的不足。句法再分析理論認為，P600反映了被試對初始分析形成的句法的修復，但該理論無法量化修復的程度，造成了在P600的梯度變化中解釋力弱。句法整合理論認為，P600反映了當前信息和被試預測信息之間的整合困難，但卻無法合理的解釋Kolk（2003）的實驗結果。語義關聯性假設認為，句子中關鍵動詞及其論元之間的關聯的緊密程度是誘發語義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.”在關鍵詞“summarized”中也誘發了P600，可以看出，“summarized”與“javelin”和“athletes”之間并沒有很強的語義關聯性但卻誘發了P600效應。監控說認為，語言要素的預期和非預期表征間的強烈沖突引起的監控是誘發語義P600的主要原因，在一定程度上能合理的解釋語義P600效應的產生，但是無法解釋一些語義違例中誘發的是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。

P600是類P300成分的觀點能夠統合句法P600效應和語義P600效應。Kuperberg 等人的研究為統合句法P600效應和語義P600效應提供了基礎，他們采用fMRI技術來考察語義逆轉違反和句法違反的腦區差異。結果發現，與控制條件相比，語義逆轉違反和句法違反所激活的腦區大致相符：兩者都激活了額葉-頂下-基底節所形成的廣泛的網絡。這表明，語義P600效應和句法P600效應具有相同的腦神經基礎。然而，相關的批評也有很多，尤其是來自病理學 的證據，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.