汉语词汇语义加工中的具体性效应研究(初稿).doc

汉语词汇语义加工中的具体性效应研究（初稿）张钦 郭春彦 丁锦红首都师范大学心理系摘要:本研究采用词汇判断任务和记录ERP的方法，探讨汉语词汇语义加工中的具体性效应，主要关注于（1）具体性效应是否受单词频率的影响，（2）动词的语义加工中是否同样存在具体性效应。研究结果表明，对名词来说，在200300毫秒、300500毫秒时窗，具体名词的ERP比抽象名词的ERP更负。并且，这种差异不受单词频率的影响，广泛地分布于各个头皮位置。但是，在300500毫秒时窗，具体性与半球和电极位置有显著的交互作用，具体性效应在左前位置更大。另外，对动词来说，在300400毫秒时窗，与抽象动词相比，具体动词所诱发的波更负。但是，这种差异只存在于左半球，主要分布于中央区和顶区。本研究支持了扩展的双重编码理论。引言表示具体概念的词（例如：“衬衫”）比表示抽象概念的词（例如：“见识”）被加工得更快和更准确，这种现象被称为具体性效应。对正常被试所做的词汇联想实验(de Groot, 1989)、词汇决定实验(Kroll & Merves,1986; Schwanenflugel & Shoben,1983; Schwanenflugel, Harnishfeger & Stowe,1988)、命名实验(de Groot,1989; Schwanenflugel & Stowe,1989)、再认和回忆实验(Jessen et al, 2000; Paivio,1986;Ransdell & Fischler, 1987)中，一般都发现加工具体词比加工抽象词更快、更准确。同时，一些对有严重语言障碍被试的研究(Warrington,1975, 1981; Eviatar et al.,1990)也发现了语义加工中具体性效应的存在。因此，可以肯定地说，具体性是影响词汇加工的重要语义变量。但是，对具体性效应产生机制的理论解释却一直存在着争论。双重编码理论（Paivio,1986,1991）认为，人脑中存在两个功能独立却又相互联系的加工系统：一个是以言语为基础的加工系统，另一个是以意象为基础的加工系统。意象系统专门表征和加工非言语的物体和事件，它由相互具有联想关系的意象表征组成。而言语系统表征和加工言语信息，由相互联系的言语表征组成。双重编码理论假设，具体词在两个系统中被加工，而抽象词主要是在言语系统中被加工。结果，具体词的呈现比抽象词更经常地唤起意象表征，言语和意象表征的唤起使具体词具有了加工优势。也就是说，两组加工过程和两组表征代码（言语的、意象的）的存在提高了对具体词的操作成绩。以单一编码理论为基础的语境有效性模型（Schwanenflugel,1991）是解释具体性效应的另一种理论。该模型认为，理解极大地依赖于语境信息，而语境信息要么呈现在刺激环境中，要么来自于理解者当时被激活的、先前的知识经验。按照这一理论，在刺激单独呈现时，从记忆中检索抽象词的语境信息要比检索具体词的语境信息更难，因为抽象词在语义上更含糊，因此抽象词比具体词更难理解。也就是说，抽象和具体材料加工中的差异并不是由于分离的加工系统或不同类型的知识表征的作用，相反，具体性效应是来自于抽象词的语境的缺乏。不过，抽象词的这种认知缺陷可以通过在刺激环境中提供语境信息（如段落、句子语境等）来弥补。从现有的研究来看，上述理论均不能单独解释关于具体性效应的全部事实，因此，也有人倾向于将不同理论结合起来以说明具体性效应产生的机制。为了阐明具体性效应的发生机制，一些研究考察了具体性在ERP（事件相关电位）上的效应。Kounios等人（1994）分别使用词汇判断任务和具体抽象分类任务研究具体性效应，发现在N400区域具体词比抽象词诱发了更大的负波。由于N400与语义加工有关，对具体词的反应中更大的神经活动发生是与这样的观点一致的，即具体词比抽象词激活了更多的记忆中的语义信息。另外，研究还发现，具体词的N400优势在右半球比左半球更大，这似乎意味着，具体词所激活的语义信息的一部分与抽象词所激活的信息是不同类型的。这一结论与双重编码理论相一致。但是，该研究还表明，词的重复倾向于消除或减弱两类词的差异。如果把单词的第一次呈现看作是提供了支持性单词语境，那么，Kounios等人又如何看待重复消除或减弱具体性效应这一结果呢？进一步地，又如何看待Schwanenflugel等人（Schwanenflugel et al, 1988；Schwanenflugel & Stowe, 1989）发现的支持性句子语境消除具体性效应呢？对此，Kounios等人认为，可能是由于具体性和语境共同影响了词汇加工，而不是两个因素真正相同。例如，语境可能对言语和意象系统内的操作分别都有影响，具体性可能通过两个相互联系的系统之间的操作发挥作用。研究者提出，利用语境有效性模型来修正双重编码理论将会更有说服力。Holcomb等人（1999）再次对具体性效应做了ERP（事件相关电位）研究。在两个实验中，被试一个词一个词地阅读句子，然后判断句子的最后一个词（目标词）是否能使整个句子成为一个有意义的句子。目标词与句子语境的关系或者是语义一致的（即目标词能使整个句子成为一个有意义的句子，并且，根据句子语境可以高度预测目标词），或者是语义反常的（即目标词使整个句子语义反常），或者是中性的（即目标词能使整个句子成为一个有意义的句子，但是，根据句子语境不能预测目标词）。目标词的一半是具体词，另一半是抽象词。结果发现，在语义一致的句子语境条件下，具体性效应消失；但在语义反常或中性句子语境条件下，N400对抽象目标词和具体目标词有不同的头皮分布。Holcomb等人认为，尽管语境和具体性的交互作用与语境有效性模型相一致，但是，鉴于对具体词和抽象词的不同的头皮分布效应以及对具体词的较大的语境效应，用扩展的双重编码理论来解释实验结果也许更合适。即支持性语境迅速启动了目标词，并且，言语系统内的这一语义促进作用有效地克服了在单独呈现时通常会显示的具体词优势。West 和Holcomb（2000）使用反应时和ERP测量考察具体词和抽象词以确定具体性效应出现在认知加工流的哪个点上，以及不同类型的认知操作怎样影响具体性效应。三组被试执行一个句子核证任务，每个句子的最后一个词是具体的或抽象的。对每组被试真实性判断要求（1）意象生成，或（2）语义判断，或（3）表层特征的评估。在表层任务中具体词和抽象词产生了相似的反应时和ERP，这意味着后词汇的语义加工对引发具体性效应来说是必须的。在语义的和意象的任务中，具体词的反应时短于抽象词。这种差异在意象任务中最大。并且，在这两种任务中，在300和550毫秒之间（N400），具体词比抽象词诱发了更负的ERP。West 和Holcomb认为，这一效应广泛分布于头皮，可能反映了对具体词和抽象词共同的、一个语言的语义系统内的激活。在550和800毫秒之间，具体词诱发的ERP也比抽象词更负。这个效应有更靠前的分布，并且在意象任务中最明显。他们提出，这个更晚的靠前的效应代表了一个不同的ERP成分（N700），它对心理表象的使用是敏感的。N700可能反映了被想象的项目的特定特征的通达或者对针对心理表象的工作记忆系统的激活。这些结果也支持了扩展的双重编码理论，即优越的联想联结和心理表象的使用使得具体词比抽象词有了加工优势。Jessen等人（2000）使用事件相关的功能磁共振脑成像技术在再认任务中考察对具体性效应负责的脑区，结果发现，与抽象名词相比，在具体名词的编码期间左、右顶叶下部、左前额叶以及前楔状核（precuneus）有更大的激活。研究者提出，具体词的编码优势可能来源于两个方面：一是来源于左顶叶和前额联合区的激活所反映的更丰富的言语语境资源，二是来源于一个位于右顶叶的非言语的、也许是空间的、以意象为基础的系统的额外激活。Jessen等人认为，双重编码理论和语境有效性模型的结合才能解释该结果。另外，在有关具体性效应的研究中，还有一些关注于具体性与频率之间的关系。James (1975)用词汇判断任务研究发现，词的具体性效应只存在于低频词中。Kroll等人（1986，实验二）、de Groot（1989）及张钦等人（1997）用词汇判断任务也得出了与James类似的结论。De Mornay Davies 等人（2000）使用了特征（feature）产生或属性（predicate）产生的方法，比较了大学生被试对具体词和抽象词所产生的特征或属性的数量，发现具体词所具有的优势只存在于低频词中。但是，Kroll等人（1986，实验一）发现，当具体词和抽象词分组呈现并由不同组被试进行词汇判断时，频率很低的具体词与抽象词其词汇判断的时间没有差别，而频率稍高的两组词差异显著。陈宝国等人（1998）分别采用词汇判断和命名任务考察词的具体性特征对词汇识别的影响，结果也表明词的具体性效应只表现在高频词中。总的来说，关于具体性效应的研究相当丰富，但在一些问题上却得到了混乱的结果。例如，张钦等人（1997）的研究发现，具体性效应存在于低频词中。而陈宝国等人（1998）发现，具体性效应表现在高频词中。并且，我们认为具体性并非只是名词的语义特性，动词也可以在具体性上加以区分，但以往的研究基本上只关注名词的具体性效应。针对上述问题，本研究将采用记录事件相关电位（ERP）的方法把注意的焦点集中在以下几个方面：第一，具体性与频率有怎样的关系？第二，动词的识别中是否存在具体性效应？第三，双重编码理论和语境有效性模型哪个更有利于说明具体性效应的产生机制？研究方法被试 被试为来自首都师范大学的23名大学生（10女），年龄在18到23岁（平均19岁）。被试的母语均为汉语，视力或矫正视力正常，均为右利手。实验后付给少量报酬（每小时10元）。实验材料 刺激材料由70个高频抽象名词、70个高频具体名词、70个低频抽象名词、70个低频具体名词、70个具体动词，70个抽象动词、91个非词以及21个填充词所组成，共532个刺激项目。所有高频名词的频率至少在60/百万，低频名词的频率不超过30/百万。词汇的具体性由12名大学生在一个七点量表上进行评定。平衡刺激材料的字频和笔画数。 表1 名词的统计信息表（频率单位：次/百万）具体性词频字频1字频2笔画1笔画2低频抽象名词2.811.9575.6544.68.58.5低频具体名词6.111.9576.7544.88.09.0高频抽象名词2.9169.21108.3895.97.87.9高频具体名词5.9169.31108.4888.67.78.4 表2 动词的统计信息表（频率单位：次/百万）具体性词频字频1字频2笔画1笔画2抽象动词3.029.1452.85739.49.6具体动词6.128.5453.7571.010.18.6 把532个刺激项目平均分为7组，每组由76个刺激项目组成，每组包括10个高频抽象名词、10个高频具体名词、10个低频抽象名词、10个低频具体名词、10个具体动词，10个抽象动词、13个非词以及3个填充词。实验程序 使用词汇判断任务，要求被试尽可能迅速而准确地判断呈现在屏幕上的两个汉字是否为词，若是词，不反应；若不是词，尽快按键。每个刺激项目呈现时间为300毫秒，SOA为2000+/-100毫秒。 每个被试都要完成7组试验。每组约需3分钟。组与组之间有短暂休息。组的呈现顺序随机排列。EEG记录 采用美国NeuroScan公司生产的ESI128导脑电记录分析系统，从119个（从128导中选取）头皮位置利用Ag/AgCl电极帽记录EEG。电极放置是在国际1020系统基础上，增加其它电极，从而构成119导脑电记录。脑电的参考电极置于左耳乳突处，右乳突也放置一个电极，用于计算两侧乳突的代数平均参考电压。接地点在Fpz和Fz的中点。另外，有四导为眼电记录，两导记录水平眼动，两导记录垂直眼动。记录垂直眼动的电极，一个位于左眼的下方，另一个位于左眼的眉骨上方。记录水平眼动的电极，分别位于两眼外侧。采样频率为250Hz。带通滤波为0.130Hz。取样从刺激出现前200毫秒开始，持续到刺激出现后1000毫秒。各类ERP的平均叠加次数约为总刺激数的70%。电极与头皮接触电阻小于8K。数据分析 连续记录原始脑电，然后离线叠加。-200ms至0 ms的电压均值为基线，自动排除眼电伪迹。通过对几个潜伏期时窗（名词：200-300、300-500和500-800毫秒；动词： 300-400、400-500和500-800毫秒）的电压点计算平均振幅值把叠加的ERP量化。对名词进行的方差分析涉及两个重复测量因素，即单词具体性（具体、抽象）和频率（高频、低频）。对动词进行的方差分析涉及一个重复测量因素，即单词具体性（具体、抽象）。对中线和侧面位置的ERP分别进行方差分析。除了前面提到的因素之外，中线位置的分析还包括一个电极位置因素（Fz、Fcz、Cz、Pz、Oz）；侧面位置的分析还包括电极位置因素前额区（AF3/4）、额区（F3/4、F5/6）、额中央区（Fc3/4、Fc5/6）、中央区（C3/4、C5/6）、顶区（108/115、109/114、P3/4）、枕区（O1/2）和半球因素（左半球、右半球）。在出现显著的主效应或交互作用的情况下，做进一步的比较。另外，所有的方差分析均使用Geisser-Greenhouse P值校正法。研究结果行为数据 对高频抽象名词、高频具体名词、低频抽象名词、低频具体名词、抽象动词和具体动词反应的错误率分别为0.1%、0.3%、1.0%、1.9%、0.4%、0.7%。对各类名词的错误率所做的方差分析显示，高频词的错误率低于低频词 频率的主效应：F(1,22)=16.09，p.01，具体词的错误率低于抽象词具体性的主效应：F(1,22)=6.22，p.05，频率与具体性的交互作用接近显著F(1,22)=3.88，p=.06。进一步的分析显示，低频抽象词与低频具体词的差异显著，但高频抽象词与高频具体词的差异不显著；具体词和抽象词的频率效应均显著。另外，对具体动词和抽象动词的错误率所做的t检验表明，二者的差异不显著。ERP数据 图1（高频名词）、图2（低频名词）和图3（动词）分别标明了由具体和抽象目标词所诱发的ERP。几个早期成分被两类词所诱发。它们包括一个早期负波（N1），其波峰位于约100毫秒处，分布于除枕叶外的所有位置。在枕叶位置，有一个早期正波（P1），波峰位于约135毫秒处，接着是一个稍晚的N1，波峰位于约156毫秒处。在多数位置，N1成分之后是一个正波（P2），波峰在160和170毫秒之间。这些早期成分没有因单词具体性的不同而有差异。 在波形中还可以看见几个晚期的ERP成分。P2之后，有一个分布广泛的负向波，波峰位于约400毫秒（N400）。N400之后，有一个正波（P3），波峰约在500毫秒处。从刺激呈现后约200毫秒开始，具体名词所诱发的ERP比抽象名词所诱发的ERP更负，这种差异持续到600毫秒以外。从刺激呈现后约300毫秒开始，具体动词所诱发的ERP比抽象动词所诱发的ERP更负。名词 200300毫秒 对这个时窗的平均振幅所做的多因素方差分析显示，与抽象词相比，具体词与一个更负向的波相联系具体性主效应，中线：F(1,22)=16.90，p.001；侧面：F(1,22)=20.89，p.001。这个效应对不同频率的词来说是相同的，对左右半球和不同电极位置来说也是同样的。 300500毫秒 对这个时窗的平均振幅所做的多因素方差分析显示，总的来说，与抽象词相比，具体词所诱发的波更负 具体性主效应，中线：F(1,22)=28.55，p.001；侧面：F(1,22)=44.32，p.001。这个差异在左前位置更大具体性、电极位置和半球的交互作用：F(10,220)=4.46，p.01。 500800毫秒 对这个时窗的平均振幅所做的多因素方差分析显示，没有具体性效应或者与具体性的交互作用达到显著水平。 动词 300400毫秒 对这个时窗的平均振幅所做的多因素方差分析显示，在中线位置具体性效应接近显著F(1,22)=3.53，p=.074，即与抽象词相比，具体词所诱发的波更负。在侧面位置，具体词与抽象词之间只在左半球存在显著差异具体性与半球的交互作用：F(1,22)=4.70，p.05。对各个电极位置所做的t检验发现，显著的具体性效应主要分布于中央区和顶区。 400500毫秒和500800毫秒 对这两个时窗的平均振幅所做的多因素方差分析表明，没有具体性效应或者与具体性的交互作用达到显著水平。讨论 本研究采用词汇判断任务和记录ERP的方法，首先探讨了汉语双字名词语义加工中的具体性效应，以及具体性与频率之间的关系。研究发现，从200到300毫秒以及从300到500毫秒，具体名词和抽象名词的ERP出现显著差异，具体词的ERP比抽象词的ERP更负。并且，这种差异不受单词频率的影响，广泛地分布于各个头皮位置。但是，在300到500毫秒时窗即在N400上的具体性效应与半球和电极位置有显著的交互作用，具体性效应在左前位置更大。这个模式很类似于West 和Holcomb（2000）的研究结果以及Holcomb等人（1999）在中性句子条件下的研究结果。在两个研究中，具体词都比抽象词引发了更大的N400，并且这个效应倾向于越靠前面位置越大。 按照语境有效性模型，具体词和抽象词之间只存在量的差异（单一编码），而双重编码理论则认为二者之间存在质的差异。本研究在具体词和抽象词的ERP上，不仅发现了存在ERP振幅的改变（具体性的主效应），而且发现有着不同的地形图（具体性与电极位置、半球的交互作用）。这就说明，在具体词和抽象词的表征与加工上，不仅存在量的差异（即同一信息源不同程度的激活），而且存在质的差异（即不同信息源的激活）。显然，本研究支持了扩展的双重编码理论，即具体词的加工优势一方面来源于其更丰富的言语语境资源，另一方面来源于非言语的、以意象为基础的系统的额外激活。也就是说，是优越的联想联结和心理表象的使用使得具体词比抽象词有了加工优势。 前面曾经提到，Kounios等人（1994）研究发现，具体词的N400优势在右半球比左半球更大。而本研究及West 和Holcomb（2000）的研究却发现，N400具体性效应在左前位置更大。我们认为，这种差异可能是被试使用心理表象的程度不同所致。具体词与抽象词的差异更多来源于言语语境资源上的差异，还是意象系统激活程度的差异，要视具体的实验条件和刺激材料而定。 另外，在行为实验中，一些研究（例如，张钦等人，1997；陈宝国等人，1998）发现具体性与频率存在交互作用。但是，本研究却显示ERP具体性效应（特别是N400具体性效应）不受单词频率的影响。显然，行为测量结果与ERP结果之间存在矛盾。这可能反映出，反应时和N400振幅并非对完全相同的认知操作敏感。反应时可能对被试的决定过程和使用的决定策略更敏感。而N400则可能对一个单一的语义整合过程中的变化更敏感，而对决定过程相对不敏感。因此，在ERP研究中发现了对不同频率的词的加工中均存在具体性效应，但在行为实验中，可能由于某些影响决定过程或决定策略的因素的作用，而只发现一种频率的词的加工中存在具体性效应。 本研究还探讨了动词语义加工中的ERP具体性效应，研究发现，在300到400时窗，与抽象词相比，具体词所诱发的波更负。但是，这种差异只存在于左半球，主要分布于中央区和顶区。不难看出，在ERP具体性效应的量上和头皮分布上，名词与动词都存在着差异。我们认为，由于名词指代的通常是客观存在的事物，而动词指代的往往是有机体一时的动作或活动，因此，总体上，动词比名词更为抽象。这可能使得动词语义加工中的具体性效应更小。而动词语义加工中的具体性效应只存在于左半球，特别是中央区和顶区，这也许反映出动词的具体性效应有着与名词不同的来源。本研究的实验任务是词汇判断任务，目标词为中文双字词，使用的非词由真字所组成，这种条件要求被试必须进行语义加工，否则无法作出判断。至于是否利用心理表象则无要求。对于具体名词的加工，虽然不鼓励被试使用心理表象，但可能有一些无意中的或隐含的意象产生。而动词由于其更为抽象，无意中的或隐含的意象产生的可能性更小，因而具体动词只表现出在言语系统中的优势。 总之，本研究显示，对名词来说，在200300毫秒、300500毫秒时窗，具体名词的ERP比抽象名词的ERP更负，并且它不受单词频率的影响，广泛地分布于各个头皮位置。但是，在300500毫秒时窗，具体性与半球和电极位置有显著的交互作用，具体性效应在左前位置更大。而对动词来说，在300400毫秒时窗，具体动词所诱发的波同样比抽象动词更负。但是，这种差异只存在于左半球。利用扩展的双重编码理论解释上述结果似乎更有说服力。参考文献de Groot,A.M.B.(1989). Representational aspects of word imageability and word frequency assessed through word association. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition,15:824-845.de Mornay Davies,P. & Funnell,E.(2000). Semantic representation and ease of predication. Brain and Language,73:92-119.Eviatar,Z.,Menn,L., & Zaidel,E.(1990).Concreteness: Nouns, verbs and hemispheres. Cortex,26:611-624.Holcomb,P.J.,Kounios,J.,Anderson,J.E.,West,W.C.( 1999). Dual-coding, context- availability, and concreteness effects in sentence comprehension: An electrophysiological investigation. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition,25:721-742.James,C.(1975). The role of semantic information in lexical decisions. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance,104:130-136.Jessen,F.,Heun,R.,Erb,M.,Granath,D.O.,Klose,U.,Papassotiropoulos,A.,Grodd,W.(2000). The concreteness effect: evidence for dual coding and context availability. 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