句子加工中P600成分的新解读

张莹

摘 要 在传统句子加工的认知神经研究中，一般将句子加工的P600效应分为句法P600效应和语义P600效应。近些年来研究者试图从“P600是类P300成分”的角度解释P600效应。主要支持证据有：第一，P600和P300具有相同的脑区域；第二，P600的诱发原因和P300的诱发原因存在较多的一致性。

关键词 句子加工 P600 P300

中图分类号：H030 文献标识码：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

句子加工的认知神经机制是心理语言学家关注的焦点问题。事件相关电位技术（event-related potential，简称ERP）因为具有精确的时间分辨率和多维探测指标，在句子加工的研究中得到了研究者的广泛使用，研究者以此为工具提出了以N400、P600成分为代表的反映句子加工实质的脑电指标。P600是刺激出现后的500ms-800ms之间诱发的正性电位，主要分布在大脑中央顶部。①P600最早出现在句法结构违反和花园路径句的句子中，之后研究者在语义违例中也发现了P600，使得研究者将句子加工中的P600效应分离为句法P600效应和语义P600效应两大类。

传统来说，心理语言学家将句子加工中的P600效应分为句法P600效应和语义P600效应。关于句法P600的解释有句法再分析理论②和句法整合困难理论。③句法再分析理论认为P600反映了被试对初次分析形成的句法的修复，也就是说被试加工句子时事先有一个初始的句法分析，而这个分析一旦出了错误，就需要被试修正，这种对错误的修正就是P600的实质。句法整合困难理论认为P600反映了句法整合的难度。句法整合就是把当前信息和被试预测的句法信息整合在一起，如果当前输入的信息与句法预测的信息不一致，就会造成被试句法整合的困难，从而导致显著增加的P600波幅效应。关于语义P600效应，研究者提出了语义关联性假设和监控理论。语义关联性假设认为，句子中关键动词及其论元之间的语义关联程度是诱发P600的主要原因。④以“The cat that from the mice fled ran across the room” 句子为例，关键词“fled”与“cat”“mice”之间具有较强的语义关联性，因此诱发了P600效应。监控理论认为P600的产生与监控有关，⑤具体来说，是由于句法和语义两条路线的信息不匹配引起的冲突造成了监控，例如在句子“The cat that from the mice fled ran across the room”中，根据语义路线可知“老鼠从猫那里逃出”，而根据句法路线可知“猫从老鼠那里逃出”，句法路线与语义路线之间的冲突引起了监控，从而诱发了P600。

1 句子加工中P600的新观点——P600是类P300成分

P300是峰值在300ms左右的正性电位。研究者⑥⑦发现P600和P300在地形图上的区域是一致的，主要发生在颞顶交界处，扣带回后部/楔前叶，和额中部的区域，支持P600有可能是P300家族中的一员。研究者在词汇决定任务中发现，形态上不合法的非词的P300的潜伏期早于N400，形态上合法的假词诱发的P300的潜伏期要晚于N400。⑧⑨⑩这说明，P300的潜伏期随着单词复杂度的变化而变化。P300的这一特性使得P600是类P300成分有了一定的基础。

目前，研究者发现P300的出现主要和以下几种因素相关： 第一，刺激出现的概率。研究者使用oddball范式发现，当刺激出现的概率越低，P300的波幅越大；第二，预期强度。具体来说，当输入刺激的预期强度较低时，P300的波幅越大；第三，P300是与任务相关的成分，主要反映在对二元刺激的分类（binary decision）。如句子“The opposite of black is white. vs. The opposite of black is nice”，语义正确的关键刺激只有一种，因此关键刺激是二元性质的，所以语义不正确关键词“nice”处会诱发P300效应。如果语义正确的关键刺激有很多种情况，那就不会诱发P300，如句子“He spread the warm bread with butter. vs. He spread the warm bread with socks”中语义正确的关键刺激有“butter”、“jam”、“honey”三种刺激，因此在“socks”就無法诱发P300效应。P300的诱因很多时候和P600重合，能够解释大部分的P600效应，为P600是类P300成分提供了证据。

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，操纵违反比例为20%和80%的句法异常句，结果发现在20%的违反条件下诱发了较大的P600效应。Mehravari 和Osterhout 的实验证明了P600的产生与句法预测信息有关。Mehravari在实验中采用了以下的实验材料（表1）：

表1

结果发现，在不合语法的句子中，3a句的比3b句中的关键词的P600波幅要更大。这是因为“情态动词+动词原形”的句法可预测性较高，而be动词后面可以加-ed，-ing等很多种形式，句法预测性较低。也就是说句法预测性越高的地方出现违例时P600越大。Osterhout的研究则更为详细的阐述了P600效应产生的原因，并且支持了P600是类P300成分，他在研究中所使用的实验材料如下（表2）：

表2

他发现，P600的波幅4c>4d>4a和4b。他认为，force是及物动词，被试的句法预期是其后会出现宾语，对was完全没有预期，因此产生了较大的P600波幅；charge既可作及物动词，也可作不及物动词，但charge作及物动词的使用频率更高，这就使得被试对was有一定的预期，因此P600波幅相对于force小一些；hope和believe是不及物动词，被试的句法预期是其后会跟句子，也就是说被试预期patient是从句的主语，was并没有违反被试的预期，因此P600最小。这个研究证明了被试的句法习惯决定着P600的波幅，也就是被试对关键词的预期越低，P600波幅越大。

一大部分研究者发现P600与任务相关。Kolk 及其同事的研究结果显示，当要求被试做出可接受性判断时，句子诱发了P600效应，而当要求被试只是阅读句子，无外显任务时，P600效应消失。Gunter 等人在实验中将阅读任务变为判断句中的单词是大写还是小写字母的物理判断任务，结果发现相比于语法判断任务，物理判断任务的P600波幅大幅度减小甚至消失。Schacht 使用探测词验证任务，要求被试验证某一单词在句中是否出现过，这样的任务使得被试能够认真阅读句子，又将任务的影响降到最低。他所使用的实验材料包括语义违例，句法违例和双违例。结果发现，探测词验证任务并没有诱发P600。他认为，如果P600反映的是与句子结构相关的再分析，整合，修复等功能，那么即使句子并不明确指向任务，也应该出现P600。相反的，如果P600与任务相关，那么任务指向性越明显，则P600越大。他们的研究证明了P600是与任务相关的成分，支持了P600是类P300成分。

这种观点能够同时对句法P600和语义P600做出合理的解释。例如，在“The broker persuaded to sell the stock was sent to jail. ”句中，由于“persuaded是谓语动词”的句法信息激活水平较高，因此是大概率事件，而“persuaded是过去动词”是小概率事件，因此会诱发P600效应。在语义逆转违例的研究中，被试的任务通常是做出句子是否异常的判断任务，如句子“The hearty meals were devouring……”动词devour的形式正确的唯一可能是devoured，因此符合P300产生的条件。事实上，一些语义逆转句子不符合被试的世界知识，但并非是错误的（猫有可能从老鼠那里逃出），只是事件出现的概率较低，因此理论上语义逆转违例的P600波幅要大于正常句。

2 小结和展望

在句子加工领域的研究中，通常将句子加工中的P600效应分为句法 P600效应和语义P600效应，然而，这些传统的理论解释都各有各自的不足。句法再分析理论认为，P600反映了被试对初始分析形成的句法的修复，但该理论无法量化修复的程度，造成了在P600的梯度变化中解释力弱。句法整合理论认为，P600反映了当前信息和被试预测信息之间的整合困难，但却无法合理的解释Kolk（2003）的实验结果。语义关联性假设认为，句子中关键动词及其论元之间的关联的紧密程度是诱发语义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.”在关键词“summarized”中也诱发了P600，可以看出，“summarized”与“javelin”和“athletes”之间并没有很强的语义关联性但却诱发了P600效应。监控说认为，语言要素的预期和非预期表征间的强烈冲突引起的监控是诱发语义P600的主要原因，在一定程度上能合理的解释语义P600效应的产生，但是无法解释一些语义违例中诱发的是N400，而不是P600。因而研究者提出了P600的其他观点，以求深入了解P600的实质。

P600是类P300成分的观点能够统合句法P600效应和语义P600效应。Kuperberg 等人的研究为统合句法P600效应和语义P600效应提供了基础，他们采用fMRI技术来考察语义逆转违反和句法违反的脑区差异。结果发现，与控制条件相比，语义逆转违反和句法违反所激活的脑区大致相符：两者都激活了额叶-顶下-基底节所形成的广泛的网络。这表明，语义P600效应和句法P600效应具有相同的脑神经基础。然而，相关的批评也有很多，尤其是来自病理学 的证据，这些研究反对P600等同于P300的观点。因此，P600是类P300成分这一观点还需要更多的实验证据加以支持。

注释

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.

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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.

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