語篇理解中語義整合的神經機制及其影響因素*

張秀平 楊曉虹 楊玉芳

(1中國科學院心理研究所行為科學重點實驗室,北京 100101)(2中國科學院大學,北京 100049)

1 引言

1.1 語篇理解

語篇是指長度不限、可以組合在一起表達完整意義的自然語言,既包括書面語也包括口語(Halliday&Hasan,1976)。de Beaugrande和Dressler(1981)提出了語篇的7個限定性特征：銜接、連貫、目的性、可接受性、信息性、情境性、互文性,其中銜接和連貫是語篇最重要的標準。在心理語言學的研究中,研究者們會關注不同水平的語言加工,如詞匯水平、句子水平、語篇水平等,為了與句子水平的研究相區分,本文的語篇主要指由兩個或兩個以上的小句組成的連貫的語段。而discourse和text都被翻譯成語篇,二者在英文文獻中也沒有進行明確的區分(胡建軍,2003;黃國文,徐珺,2006),因此本文采用胡壯麟(1994)的思路,把text和discourse統稱為語篇。

任何語篇都是語言使用者在一定語境下產生的,語言使用者既包括說話人和作者,也包括聽話人和讀者。對說話人和作者來說,他們考慮的是如何生成語篇,以較好地表達自己的想法。而對于聽話人和讀者來說,他們要做的是正確地理解和解讀信息,完成交際過程。前者為語篇產生,后者為語篇理解(楊曉虹,2011)。本文著眼于語篇理解,關注其中的語義整合這一認知過程。

1.2 語義整合

語義整合(semantic unification)是指把當前閱讀中新出現的詞語與之前的語境進行語義聯結以形成連貫表征的過程(Hagoort&Willems,2009)。在該過程中,不僅要關注單個詞語的含義,還要在與之前的語境進行整合時選擇或建構合適的含義,從而達成連貫理解(Hagoort&Willems,2009)。

20世紀80年代以來,語篇閱讀的相關研究關注的焦點之一就是讀者如何將當前的信息與前文信息進行整合以形成連貫的意義表征。早期研究主要著重于考察整合發生的性質,如：有些理論模型強調整合的主動性和策略性,認為閱讀過程中讀者會隨文本內容的展開不斷主動地整合當前信息和前文信息以形成連貫的語篇表征,如建構主義理論和更新追隨假設(Graesser,Singer,&Trabasso,1994;Singer,Graesser,&Trabasso,1994);也有些理論模型強調整合的自動化和非策略性,認為文本閱讀中新信息會以共振的方式快速地激活長時記憶中的背景信息從而達到語義整合和情境更新,如記憶基礎文本加工理論(McKoon&Ratcliff,1998;O'Brien,Rizzella,Albrecht,&Halleran,1998)。近年來,一些研究者綜合上述兩種觀點,認為主動的、策略性的整合與自動化的、非策略性的整合同時存在于文本閱讀的過程中,如風景模型(van den Broek,Risden,Fletcher,&Thurlow,1996;van den Broek,Rapp,&Kendeou,2005)和文本雙加工理論模型(王瑞明,莫雷,2011;莫雷,王瑞明,冷英,2012)。這些研究雖然對于整合發生的性質存在爭議,但都普遍認為整合是閱讀的核心過程,確定了整合這一過程的重要性。

20世紀90年代末以來,隨著各種認知神經科學技術的發展,語篇水平上的語義整合的研究也在增多。但在很多方面依然存在爭議,如語義整合的定義和語義整合的功能定位(朱祖德,王穗蘋,馮剛毅,李國超,2011),對語篇中語義整合的神經機制方面的研究還處于探索階段,語義整合的影響因素也在逐年豐富。本文在語篇的層次上,對語義整合的神經機制和影響因素進行論述。

2 語篇中語義整合的神經機制

2.1 語篇中語義整合的時間進程：來自ERP的證據

2.1.1 N400與語義整合

在語義整合過程中,聽者或讀者會把新輸入詞語的含義與語境相聯系,無論這個語境是單個句子(van Petten,Coulson,Rubin,Plante,&Parks,1999)、語篇(Hess,Foss,&Carroll,1995;van Berkum,Brown,&Hagoort,1999),還是非語言的視覺場景(Sedivy,Tanenhaus,Chambers,&Carlson,1999)。在語言加工中,EEG的高時間分辨率的特性大大便利了對語言加工的不同階段的時間進程的研究。將EEG信號進行疊加平均得到事件相關電位ERP,不同的ERP成分可以反映語言加工的不同階段(van Berkum,2012)。自從 Kutas和Hillyard(1980)在句子的語義違反中發現了N400,N400就被認為是語義違反誘發的穩定的ERP成分。N400是一個在刺激呈現后400 ms左右在頂中區達到峰值的負波,潛伏期一般在250~600 ms。在語義加工過程中,N400對語義整合尤其敏感(Brown&Hagoort,1993)。

句子水平的N400效應在多種語言中都有發現,在書面語、口語和手語的句子材料中,語義違反以及語義合適度的輕微變化都誘發了N400效應。因此,句子中的語義整合通常被認為是即時發生的,即一般出現在N400的時間窗口(250~600 ms)。在更廣泛的語篇語境下進行語義操縱也會誘發N400或者對N400產生影響。基于N400的很多研究發現,語篇中語義整合的時間進程與句子中語義整合的時間進程基本相似。如Berkum,Hagoort和Brown(1999)采用ERP實驗發現,當語篇中的最后一個句子與前文存在語義違反時,相對于語義一致的條件,語義違反句在目標詞出現200~250 ms后誘發了一個較大的N400,并且這種語篇的N400效應在潛伏期,波幅和地形分布上與句子理解中誘發的N400效應類似。這一結果充分表明,與句子中的當前信息一樣,語篇中的當前信息與前文信息不僅會發生語義整合,而且這種整合是即時的,即發生在N400的時間窗內。

使用聽覺呈現的刺激材料,研究者同樣發現語篇中的語義整合是即時發生的。Salmon和Pratt(2002)比較了聽覺呈現的句子水平和語篇水平的語義加工,發現句子和語篇中的語義違反都誘發了 N400(300~500 ms)、P5(始于 460~490 ms,在535~550 ms達到峰值)、LPC(在 850 ms達到峰值),而且特性相似,潛伏期也沒有差異,表明故事語篇的加工速度和句子的加工速度一樣快。van Berkum,Zwitserlood,Hagoort和 Brown(2003)用聽覺材料研究了故事和單個句子中的語義整合,發現N400效應開始的較早(150~200 ms),表明在聽覺語言理解中,語篇水平上的語義整合發生很快,在被試聽到關鍵詞的兩三個詞素左右就開始發生了。

以上研究表明,無論是視覺呈現的語篇還是聽覺呈現的語篇都和句子一樣,存在當前信息與之前信息的語義整合,這種整合的發生主要體現在與語篇背景存在語義違反時出現的N400效應上。雖然聽覺材料的語篇中N400效應的開始時間(150~200 ms)早于視覺材料的語篇中的N400效應的開始時間(200~250 ms),而且視覺語篇中的N400效應開始時間(200~250 ms)稍早于句子中N400效應的開始時間(250 ms),但這兩種差異在所反映的認知過程和功能上沒有本質差異,都表明語篇中的語義整合是即時發生的,即這種當前信息與前文信息的語義整合一般發生在N400的時間窗內。

2.1.2 晚期正成分與語義整合

P600是一個主要分布于頭皮后部,在關鍵詞呈現后600 ms左右開始出現的正波,最早出現在在句法違反和形態違反中(Osterhout&Holcomb,1992;Hagoort,Brown,&Groothusen,1993)。Osterhout和Holcomb(1992)在花園路徑句的研究中首先發現,在與預期的句法結構違反時,關鍵詞呈現后600 ms出現一個較大的正波。Hagoort等人(1993)在數的一致性違反和詞序違反時發現了類似的正波。這種正波后來被稱為P600,之后有研究發現P600可以作為句法整合的指標(Kaan,Harris,Gibson,&Holcomb,2000)。

雖然在大多數的研究中,與語篇背景不一致的關鍵詞一般誘發N400效應,但是,在某些研究中,研究者沒有發現N400效應,反而誘發了一個較大的晚期正成分,根據其極性、頭皮分布,研究者認為解釋為P600效應比較合適(Nieuwland&van Berkum,2005)。如：在Nieuwland和van Berkum(2005)的研究中,與語篇語境不一致的關鍵詞(如the women told the suitcase,其中suitcase為語義違反詞)沒有誘發N400效應,反而在500~600 ms出現了一個的晚期正成分,這種現象被研究者解釋為暫時的語義錯覺。在該研究中,suitcase雖然是一個語義違反詞,但是由于語篇的整體語境是與tourist有關的,所以suitcase是一個在該語境中高度激活、適合語篇背景的詞,讀者在閱讀時會對suitcase形成較強的預期。因此,當讀者閱讀到suitcase這個語義違反詞時才沒有檢測到違反,出現短暫的語義錯覺。而P600的出現作者認為是在表層的語義加工之后發生了精細的語義加工。Sanford,Leuthold,Bohan和 Sanford(2011)比較了容易檢測到違反的詞(與語境匹配較差的詞)和不易檢測到違反的詞(與語境匹配較好的詞)在語義違反時的加工過程,不易檢測到的違反詞沒有引起N400效應,卻出現了LPP(800~1100 ms)效應,出現了語義錯覺現象,表明與語境匹配較好的違反詞即時地與語境進行了整合。

語義錯覺產生的機制在于當前加工的內容在語篇語境中得到很強的支持。以上研究也表明讀者在閱讀當前內容時即時地與之前的語境發生了聯系,進行了與之前的語境進行整合的表層的加工,之后又進行了精細的語義加工。因此,語義錯覺現象本身也從另一個角度證實了語篇中語義整合是即時發生的,只是在更精細的語義加工上需要延后幾百毫秒。

通過對以上研究的分析,我們認為在語篇中當前信息與之前語境進行的整合是即時發生的,即一般發生在N400的時間窗內。

2.2 來自fMRI和神經震蕩的證據

2.2.1 來自fMRI的證據

(1)語義加工的相關模型

很多ERP研究都關注了N400與語義整合的關系,有研究者把ERP和fMRI結合起來更好地理解在不同的認知過程中N400與各腦區及其連接之間的關系。如：Lau,Phillips和Poeppel(2008)基于句子水平的N400及一些fMRI的研究成果,提出了語義加工的圖式模型(schematic model)。在這個模型中,前顳葉皮質和角回負責與之前的語境進行語義整合,而后額下回區域參與將這些整合的信息與儲存的世界知識相聯系的過程。隨著每個新單詞的輸入,整合后的語義表征不斷進行更新,進入由額下回負責的預期和選擇階段。他們又提出了一個更具體的語境中的詞匯語義加工的功能神經解剖學模型(functional neuroanatomic model),進一步指出前顳葉皮質(ATC)與角回(AG)在將當前信息整合到語境中的作用,并區分了前額下回和后額下回在詞匯提取和詞匯選擇中的作用。這個模型將完整的語義加工分為與語境進行語義整合、與世界知識進行聯系、預期和選擇幾個過程,雖然是基于句子水平的研究提出的,但對語篇中的語義加工過程也有借鑒意義,只是語篇水平上這些過程涉及的腦區及腦網絡可能與句子水平上的有差異,究竟是否存在差異、存在怎樣的差異可能需要在以后的研究中進行擴展。

同樣是基于句子水平的研究,Hagoort(2005)提出了語言加工過程的框架,即記憶-整合-控制(MUC),該模型把語言加工分為記憶、整合和控制三個功能成分。記憶成分包括儲存在長時記憶中的語言信息及提取過程;整合成分是將提取的詞匯信息整合到句子中的過程,包括語音整合、句法整合和語義整合,三者在一定程度上是相互作用和同時發生的;控制成分將語言和動作聯系起來,操控交際的意圖和動作。關于語義整合,該模型認為是把詞匯水平的元素結合起來整合到更大的結構塊,其中一個例子就是將單詞的含義整合到之前的語境所形成的語篇表征中。一個英文單詞可能有多種含義,讀者閱讀時結合之前的語境選擇一個合適的含義,從而達成連貫理解。在該模型的基礎上,Hagoort(2013)進一步將語義整合進行了抽象總結,認為語義整合是在語境決定的事件圖式中,兩種可能的情況競爭和選擇的結果。而且,他們提出了語言加工的神經生物學模型,指出顳皮質及頂葉的角回與記憶相關,布洛克區(B44、B45)及其相連的額葉皮質(B47,B6)參與整合過程,背側前額葉皮質、前扣帶皮層及與注意相關的頂葉參與控制過程。他們指出,左外側裂語言網絡拓撲功能組織是通過信息類型(如：語音、句法、語義)來決定哪些區域的連接最強,背側通路可能與語音和句法的加工相關,腹側通路可能與語義加工聯系較強。他們進一步指出,左額下皮層(LIFC)是語義整合網絡中的一個關鍵結點,將不同通道的語義信息進行連接。

語義加工的圖式模型和MUC模型,雖然都是基于句子水平提出的,但前者主要是針對語義加工這個環節的,將語義加工的過程進行了細分,給我們提供了語義整合所處的具體環節的信息;后者則是比較全面的語言理解的模型,涵蓋了語言理解的幾個重要過程,語義整合僅僅是整合這一過程中的一種,沒有具體劃分其他的語義加工過程。因此,二者在語義整合這一過程涉及的腦區上的觀點也有差異,前者認為前顳葉皮質和角回負責語義整合,額下回負責預期和選擇,而后者認為左額下皮質負責語義整合,這種差異也是由于二者在語義加工過程上的不同劃分導致的。

Xu,Kemeny,Park,Frattali和 Braun(2005)比較了在閱讀單詞、句子和故事時大腦成像的差異,結果發現在故事水平上激活了兩半球的擴展的外側裂區域(extrasylvianarears),包括楔前葉(precuneus)、內側前額葉(medial prefrontal)及背側顳-頂-枕皮質(dorsal temporo-parieto-occipital cortices)。隨著輸入的閱讀材料復雜性的提高,右半球的參與也在增多,在故事水平上最活躍。他們還發現,左半球的區域在故事開始階段占主導地位,而右半球則在故事的最后整合階段起重要作用。在已有研究的基礎上,Jung-Beeman(2005)針對故事、對話、語篇等自然語言中的語義加工，提出了BAIS模型。該模型將語義加工分為激活、整合和選擇三個階段,并指出參與各個階段的腦區。負責語義激活的是后顳中回,負責語義選擇的是額下回,與語義整合相關的是顳葉前部,包括雙側的顳上回(STG)前部、顳上溝(STS)延伸到顳中回(MTG)和顳極。

對于語義整合,BAIS模型與MUC模型有一定的差異。MUC模型提出的語義整合范圍更大,包括了選擇的過程,而BAIS模型則是將語義整合和語義選擇分離開,認為語義整合有其區別于語義激活和選擇的大腦網絡。另外,BAIS模型是針對故事、對話、語篇等自然語言提出的,MUC模型則是基于句子水平的研究提出的,兩者在加工過程本身可能就存在差異,因此所涉及的腦區也有差異。MUC模型是一個語言理解的模型,我們所關注的語義整合僅僅是其中的一個過程,可以在該模型的基礎上對其擴展。這些模型的提出對我們認識大腦的功能有一定意義,隨著對大腦認識的深入,可能還需要結合腦功能連接、神經震蕩等提出更新的模型。

(2)語義整合的腦功能網絡

認知活動是通過功能網絡而非單一的區域實現的,而語義整合的功能網絡仍需探索。Hagoort(2013)認為語言功能不是位于某個腦區,而是腦區之間形成的一個動態網絡。Shibata,Abe,Itoh,Shimada和Umeda(2011)采用場景閱讀任務研究了理解間接回答的神經機制,發現兩半球的額-顳網絡(fronto-temporal networks)在檢測語境違反中有重要作用,額中皮質(medial frontal cortex)對產生推理從而在語境中理解對話比較重要。

Egidi和Caramazza(2013)研究了語篇理解中信息整合的神經機制,他們設置了兩種語境(整體的和局部的)和一個結尾句,結尾句與局部語境一致或者不一致,結尾句與整體語境相關或者不相關。在被試聽故事時進行fMRI掃描,分析出三個參與不同整合過程中的網絡系統,一個是對局部語境敏感,包括角回(AG)、額上回(SFG)、腹側前額皮質(vmPFC)、顳中回(MTG)等;一個對整體語境敏感,包括緣上回(SMG)、頂上小葉(SPL)和頂內溝前部(aIPS);一個整合兩種語境的信息對結尾做出反應,包括頂上小葉和頂下小葉(IPS)。

這些研究都表明,大腦是通過很多腦區的連接來完成某種認知過程的,我們在進行語義整合的神經機制的研究時也不能單純地看某些腦區的功能,需要看這些腦區是如何連接的,它們之間的不同連接強度可能會反映出不同的問題。

2.2.2 來自神經震蕩的證據

有關某種認知功能的大腦神經網絡的連接,也可以通過EEG信號中不同腦區的神經元震蕩的同步性來考察。在認知心理學領域,Delta(1~4 Hz)、Theta(4~7 Hz)、Alpha(7~12 Hz)、Beta(12~30 Hz)、Gamma(30~100 Hz)這些頻段都受到了關注,在某一腦區這些頻段與一定的認知過程相聯系,但關于某一頻段與認知過程的對應關系還存在很多爭議。在人臉識別和表情與情緒性圖片的研究中,這幾個頻段的能量在不同的條件下都有變化(Güntekin&Ba?ar,2014)。目前的很多相關研究發現每一個頻段都涉及多種不同的認知過程,如：Delta能量的變化可能與注意、信號檢測、識別、決策等認知過程有關(Güntekin&Ba?ar,2014);Theta能量的變化可能與單詞水平的信息提取、情景記憶、空間記憶、工作記憶、警覺任務中的疲勞、錯誤檢測等相關(Wang,Zhu,&Bastiaansen,2012);Alpha能量的變化則與注意的抑制和增強有關(Klimesch,2012);在解釋感覺加工的預期編碼框架中,Friston,Bastos,Pinotsis和Litvak(2015)指出Beta與預期相關,Gamma與預期錯誤的檢測有關;早期的研究也發現Gamma可能與聯結學習(Miltner,Braun,Arnold,Witte,&Taub,1999)、物體表征(Tallon-Baudry&Bertrand,1999)等有關。

在心理語言學中,目前有關語義整合的神經震蕩的研究主要集中在句子水平,對于各個頻段所反映的語言加工過程,目前還有很大爭議。語言理解主要包括從記憶中提取信息和進行句法與語義上的整合兩大過程。已有的研究發現Theta頻段的同步性和Alpha頻段的去同步性與記憶提取有關,句法整合與Beta頻段的同步性有關,語義整合與Gamma頻段的同步性有關(Bastiaansen&Hagoort,2006)。我們主要關注與語義整合相關的頻段的變化,有研究發現了句子中的語義違反會引起Theta波段能量的增加(Hagoort,Hald,Bastiaansen,&Petersson,2004;Hald,Bastiaansen,&Hagoort,2006),Gamma波段能量的變化與語義整合有關(Bastiaansen&Hagoort,2006)。Wang等人(2012)進一步證明,Gamma波段能量的增加與根據語境對即將出現的詞語的預期有關,而Theta波則可能與語義違反的檢測相關。Wang,Jensen等(2012)還發現Beta與N400m相關,而Beta能量的降低被定位在左額下回和左上顳葉區域,分別對應語義整合和詞匯提取的認知過程。近年來,研究者們開始關注大腦功能的連接與各頻段的關系,如：Mellem,Friedman和Medvedev(2013)發現Gamma頻段能量的變化與語義表征的局部的功能網絡的激活有關,而Theta頻段的變化則反映了提取和提取后的加工過程涉及的前部區域與后部區域的耦合,也可能反映了語義相關的加工與工作記憶的相互影響。這些發現大都是在句子水平上,語篇水平上的神經震蕩相關的分析還較少,像Urrutia,de Vega和Bastiaansen(2012)研究了語篇中虛擬語氣的句子和事實的句子的加工,發現了分布在額葉和頂葉的Gamma波段的能量變化,即在虛擬形式下Gamma波段的能量降低,表明虛擬的信息在整合過程中沒有得到更新,沒有實現與之前語篇表征的整合。從這些文獻中可以看出,語義整合涉及的頻段還沒有一致的結論,Beta、Theta、Gamma頻段的能量變化都可能與語義整合有關。雖然在句子水平上還有很多爭議和有待解決的問題,但我們可以借鑒這種方法用于語篇的研究,以期發現更多結果,也會對解決句子水平的問題帶來啟發。

目前關于語篇中的語義整合的神經網絡的研究仍處于探索階段,未來還有很長的路要走。探討語義整合的神經網絡不僅是基礎研究領域的重大課題,也具有深遠的臨床意義。現階段,出現閱讀障礙的兒童越來越多,一些神經系統的疾病也會帶來閱讀障礙問題,為了更好地幫助這一人群,我們必須搞清楚正常人在語篇理解過程中的神經機制。

3 影響語篇語義整合的因素

影響語篇語義整合的因素有很多,總體上可以分為語篇內因素、非言語因素和個體差異三類。語篇內因素主要包括語境、韻律、信息結構和話題結構,非言語因素主要包括世界知識、情緒和心境,個體差異主要包括工作記憶容量和閱讀水平。

3.1 語篇內因素

語篇內因素主要有韻律、信息結構、修辭結構與話題結構和語篇語境。

韻律主要針對口語語篇而言,有研究者發現韻律信息影響早期的語篇連接階段以及較晚期的語篇更新的階段(Schumacher&Baumann,2010)。在漢語中也有大量的關于重讀與語篇理解的關系的研究,如：Li,Yang和Hagoort(2008)研究了漢語中重讀和聲調在語篇理解中的作用,發現不一致重讀和不正確的聲調都會影響N400的波幅,二者沒有交互作用。這表明二者存在共同的認知過程,即都會即時地把當前信息(聲調信息或重讀信息)整合到之前語境中,在出現不一致重讀或不正確聲調時語義整合會發生困難。Li,Hagoort和Yang(2008)又結合關鍵詞的新舊信息來研究重音在口語語篇理解中的作用,重讀的單詞比非重讀的單詞的N400波幅更大,重讀與信息結構之間存在交互作用,即新信息條件下的重讀與非重讀的差異小于舊信息條件下二者的差異,表明被試能很快地將重讀信息整合到之前的語境中,而且在正確的情況下(即新信息重讀)整合相對容易。這些研究表明語篇的韻律信息可以讓聽者把更多的注意資源分配到重讀的信息上,易化重讀信息的加工,進而促進其語義整合。

除了口語語篇的韻律信息可以調節注意資源的分配,語篇中的焦點與新信息也可以使信息更為凸顯,吸引更多注意。語篇的理解建立在系統組織和儲存信息的基礎上,話題結構和信息的新舊狀態是信息加工中的兩個核心成分(Hung&Schumacher,2012)。關于信息結構對語義整合的影響有很多研究,比如：Wang,Hagoort和Yang(2009)采用問答句的形式研究信息結構在語義加工中的作用,結果只在焦點位置發現了完全的N400效應,在非焦點位置出現了大大減小的N400效應。這表明信息結構通過給焦點信息分配更多的資源來易化語義加工。Chen,Li和Yang(2012)采用眼動技術研究了焦點與信息的新舊狀態在語篇即時加工中的作用,發現焦點信息的加工快于非焦點信息,新信息的加工則慢于舊信息,表明了焦點和新舊狀態是不同的概念,可能分別對應語篇加工的不同方面。而在關鍵詞后的區域則出現了焦點信息和新舊信息的交互作用,表明在語篇整合階段焦點信息和新舊信息存在復雜的關系。為了探討關鍵詞后出現的交互作用是加工關鍵詞的效應的延續還是整合后面的詞語時產生的效應,Chen,Wang和Yang(2014)采用ERP技術進一步探討了焦點和新舊信息在語篇加工中的作用。結果發現焦點信息與非焦點信息相比,誘發了更大的P2和LPC,而新信息與舊信息相比,則誘發了更大的N400和更小的LPC,而且焦點和新舊信息之間不存在交互作用。這些結果表明焦點信息和新舊信息的加工包含不同的認知過程,在涉及信息結構的研究中需將二者區分開。Wang,Bastiaansen,Yang和Hagoort(2013)又研究了信息結構與詞語的情緒性的交互作用,二者都出現了P200和N400效應,在N400時間窗口二者發生了交互作用,表明信息結構只影響中性詞不影響情緒詞,二者在早期階段是獨立起作用,后期階段才出現了交互作用。這些研究表明了焦點信息通過調節注意的分配對語義整合有易化作用,而信息結構中的焦點與信息的新舊反映了不同的認知過程：焦點信息會影響注意分配和即時整合,而信息的新舊會對整合困難的加工和記憶提取有影響(Chen et al.,2014)。

語篇的加工不僅包括將新信息整合到之前的語境中,即語篇內容的表征,還包括語篇信息的組織方式,即語篇結構的表征(Yang,Chen,&Yang,2014)。語篇結構比較常見的有修辭結構和話題結構。修辭結構理論(RST)通過描述小句之間的關系以及各個小句對語篇的整體目標的作用來解釋語篇的連貫性(Mann&Thompson,1988)。修辭結構理論自提出以來,被廣泛應用于計算語言學、語篇分析、跨語言研究、對話與多媒體及寫作中(Taboada&Mann,2006)。有關修辭結構對語義整合的影響的研究還比較少,只有Yang等人(2014)探討了這一問題,他們設置了同一單元內(兩小句的語義聯系較強)的語義違反和跨單元(兩小句的語義聯系較弱)的語義違反,結果發現當語篇中兩個小句的語義聯系較強時,語義整合發生得更加充分;而當小句之間的語義聯系較弱時,語義整合可能失敗。這一研究表明,不僅語篇內容會影響語義整合,而且語篇的組織形式也會影響語義整合。

近些年來,研究者們開始關注話題結構在語篇理解中的作用,Hung和Schumacher(2012)用ERP來研究漢語語篇加工中的話題結構的特性,他們采用問答句,問句包括話題位置和非話題位置,答句分為話題延續、轉換和新話題三種條件。在句子的不同位置(句首、句中、句末)記錄了ERP,結果發現句首信息的加工受話題結構的調節,對N400和LPP的影響相似,表現為話題轉換誘發的波幅大于新話題和話題延續誘發的波幅。Yang,Chen,Chen,Xu和Yang(2013)研究了話題結構是否會影響語篇中的語義整合。他們采用ERP技術,設置了兩種話題結構―話題延續和話題轉換,關鍵句中包含一個與第一個句子的話題一致或不一致的關鍵詞,發現在話題延續的條件下出現了廣泛分布的N400效應,而話題轉換條件下出現了分布在右半球中后部的N400效應及晚期正成分。這一結果表明話題結構確實對語篇的語義整合產生了影響,即話題轉換使得語篇結構更復雜,導致前期加工的減少,后期心理表征更新的加工增加。這些有關話題結構的研究都表明了在語義整合過程中工作記憶的作用,讀者在加工一個話題的相關內容后將其保持在工作記憶中,發生話題轉換時則需要建立一個關于新話題的心理表征,這時需要抑制之前的表征,使新話題的信息活躍在工作記憶中,積極建立新的表征。

語篇內部能夠體現工作記憶的作用的因素還有語篇語境,保持在工作記憶中的語境信息會自上而下地對語篇中的語義整合產生影響。如：Cook和Myers(2004)用兩個眼動實驗研究了語境和語義知識在故事理解中的作用,發現語境對句子的角色填充詞(role filler)的早期整合有影響,語義知識會繼續影響其整合。實驗結果支持兩階段的加工模型,第一階段：展開的語篇與被激活的記憶內容相連接,第二階段：對新舊信息之間的連接進行評估。而Nieuwland和van Berkum(2006)在實驗中發現,獨立呈現語義違反的句子時,誘發了N400效應。但在支持性語境中,這種效應完全消失了,這表明整體語境可以壓制局部的詞匯違反,也暗示我們語言理解不包括最初的獨立于語境的語義分析,支持一階段模型。可見,語篇限制性對語篇中的語義整合具有很大影響。既然語境的限制性會影響語義整合,那語境的限制性是來源于語篇的實際信息還是被激活的場景？Otten和van Berkum(2007)研究了這一問題,發現在語境限制性較強時,理解語篇需要迅速應用精確的信息。而在缺乏限制性很強的信息時,被激活的場景也可以較快地影響理解。這一研究表明當語境限制性較強時,語境信息對語篇的語義整合會有顯著的影響,當限制性較弱時,可能會激活長時記憶中儲存的相關場景來達成連貫理解。

3.2 非言語因素

非言語因素主要有世界知識、情緒和心境。

世界知識可以即時地影響語言理解(Hagoort et al.,2004;Münte,Schiltz,&Kutas,1998)。一些研究者認為語義和世界知識不應區分開,因為一個詞語可能有多個意思,這個詞語的意思需要激活世界知識才能完全確認(Jackendoff,2003)。Cook和Gueraud(2005)在基于記憶和基于解釋的觀點的基礎上,提出了調節這兩種觀點的框架,認為早期階段是基于記憶的,晚期階段是基于解釋的,世界知識在這兩個階段都發揮重要作用。Hald,Steenbeek-Planting和 Hagoort(2007)探討了語篇語境與世界知識在語篇理解中的作用,發現在語篇理解中長時記憶中的世界知識與語篇語境存在交互作用,合適的語篇語境可以易化新的世界知識的整合,但不能推翻世界知識的影響,世界知識也不能推翻語篇語境的影響。世界知識是儲存在長時記憶中的知識,一般會在特定的語境中被激活,如果看到的信息與讀者的世界知識不符,就會出現加工困難。

情緒(emotion)在心理學領域研究較多,近年來研究者也越來越關注情緒在語篇理解中的作用。León,Díaz,de Vega 和 Hernández(2010)研究了語篇中的情緒信息的一致性對ERP成分的調節作用。讓被試閱讀帶有情緒信息的故事,對關鍵句中的關鍵詞設置了四種條件：與語篇情緒信息一致、不一致、語義違反及中性情緒,結果發現與語篇的情緒信息不一致的詞語相對于一致的詞語誘發了更大的N100/P200和N400,而在單獨呈現的句子中這種效應則消失,表明情緒確實對語義整合產生了影響,而且的確是基于語篇水平的。還有研究從具身認知的角度來考察情緒對語篇理解的影響(Horchak,Giger,&Pochwatko,2014),他們研究了模擬情緒對語篇理解的影響,讓被試閱讀積極情緒的事件,操縱被試的面部表情與語篇的情緒一致或者不一致,并增加自然閱讀的控制條件,采取自定步速的在線閱讀和逐字閱讀并回答問題的離線閱讀兩種方式,結果發現面部表情與語篇情緒一致的情況下,自定步速閱讀的速度要比不一致和控制條件下快,而離線閱讀則沒有差異,表明這種情緒模擬可能對在線的閱讀有影響,而對離線的閱讀沒有影響。由此可見,在研究語篇理解,尤其是對帶有情緒性的語篇的理解時,我們需要將閱讀者的情緒考慮進來,還要注意區分在線閱讀和離線閱讀的差異。

不僅情緒會影響語篇中的語義整合,讀者或聽者的心境(mood)的不同也會對其產生影響。Egidi和Gerrig(2009)誘導出被試的積極心境或消極心境,讓被試閱讀可以是積極結尾也可以是消極結尾的故事,實驗一結果顯示無論被試的心境如何,他們在整合消極情緒的結尾時耗時更長,故事結尾的效價對即時閱讀有很大影響;實驗二進一步讓被試評價他們看到故事結尾時的驚訝程度,結果發現被試的心境的不同會使得他們對故事的結尾形成相應的不同的預期。Egidi和Nusbaum(2012)又以N400為指標,進一步研究了心境如何影響語篇中的語義整合,把被試分為高興、悲傷和中性心境三組,來閱讀積極結尾和消極結尾的故事。結果高興組和中性組閱讀消極結尾時的N400波幅更大,表現出了對消極結尾和心境一致性的敏感性。可見,讀者的心境會對語篇中的語義整合會產生影響。在誘發了積極或消極的情緒或心境后,讀者要對這些情緒或心境進行加工,需要占用注意資源,從而會影響注意分配及信息提取,因此會對語義整合產生不同作用。

3.3 個體差異因素

與語篇理解相關的個體差異主要有工作記憶容量和閱讀能力。工作記憶容量與閱讀能力之間存在很高的相關性,一般工作記憶容量大者閱讀水平會高些。閱讀能力一般的讀者比閱讀能力好的讀者對語境的依賴性更大(Ashby,Rayner,&Clifton,2005)。

Borella和de Ribaupierre(2013)比較了不同年齡段的兒童在閱讀理解中的表現的差異,發現年齡較大的兒童在工作記憶容量高的任務上的表現好于較小的兒童。高工作記憶者對語境中出現的與啟動詞相關的詞語不敏感,可能高工作記憶者在整合新單詞時有額外的、不同的加工方式。Otten和van Berkum(2009)用ERP的技術探討了工作記憶容量是否會影響語篇中的預期的加工。結果發現工作記憶容量不影響對具體詞的預期,即工作記憶容量高和工作記憶容量低的個體在限制性語篇中都會對某個具體的詞自動地產生預期。然而在加工與預期不符的詞語中二者表現出了差異,低工作記憶容量的個體出現了一個額外的晚期負成分,表明這些個體進行了進一步的加工,他們需要更多的資源去解決這種不一致或者他們需要更多的資源去抑制之前的預期。這些研究表明了不同工作記憶容量的個體在語篇理解中的加工方式可能存在差異,到底會有怎樣的差異,這些差異發生在什么階段,還需要進一步的研究。

語篇理解中語義整合的影響因素有很多,我們不能窮盡。以后研究者們可能會繼續發現新的影響因素,而且各因素間可能存在交互作用。這提示我們在以后的研究中要考慮這些因素可能造成的影響,并對其進行適當控制。

4 總結與展望

4.1 N400、P600等成分的復雜性

目前關于語篇中的語義整合的時間進程的研究大都采用事件相關電位(ERP)技術,運用語義違反的范式,以N400和P600為指標來進行研究。這些研究表明N400對語義違反非常敏感,語義整合是即時發生的。另外,隨后在語義違反中出現的P600成分的變化,被解釋為高限制性語境下出現的語義錯覺,從另一個角度證明了語義整合的即時性。

雖然我們認為語篇中的語義整合發生在N400的時間窗口內,在語境預期較強的情況下的語義違反詞沒有誘發N400效應反而誘發P600效應,對于這一現象,有些研究者也認為是由于語境的限制性太強,當前信息與之前信息進行即時的淺層整合導致的(Nieuwland,2013;Nieuwland&Martin,2012)。但是,隨著ERP研究的增多,研究者們發現N400和P600這兩個成分所涉及的認知過程也越來越復雜,如：Brouwer,Fitz和Hoeks(2012)在總結了關于語義錯覺的幾種解釋模型后提出了一個“Retrieval-Integration”的解釋模型,認為N400與記憶提取相關,P600與語義整合相關。這一模型可以較好地解釋近年來發現的語義錯覺現象,但這種解釋只適用于與語境匹配較好的違反詞的加工的解釋,那些與語境匹配較差的違反詞一般僅僅引起N400效應則很難用這種觀點進行解釋。

這些不同的觀點也讓我們看到對ERP成分解釋的復雜性,同一個成分不同的研究者根據自己的實驗范式和材料會給出不同的解釋,相應的也會反映出不同的加工過程。我們不能簡單地認為N400與語義加工相關,P600與句法加工相關,這些不同的成分之間可能會存在加工過程上的交叉與重合,像N400和P600都可能出現在語義整合過程中;而且不同的成分之間可能存在時間上的重合,像delayed N400和P600的時間窗口有很大的重合,可能只是波的極性不同,因此在解釋它們代表的加工過程時需要謹慎對待。鑒于這種成分解釋的多樣性,我們認為僅僅用簡單的ERP成分來解釋某一認知功能可能有很多不足之處,我們可以充分利用EEG數據,結合溯源分析、時頻分析等方法挖掘更多的有效信息,這樣我們可以大致定位腦區并能得到頻段和時間的對應關系,從而更加精確地揭示語義整合過程。

4.2 腦功能連接趨向

有關語篇中語義整合的神經機制,從具體腦區的功能的研究到神經網絡的探討,積累了大量實證研究數據。已經發現,額葉、顳葉、頂葉的某些部位都參與語義整合,但具體是哪些部位與語義整合密切相關,研究者沒有達成一致。研究者們逐漸由具體腦區的定位轉向神經網絡的研究,發現額-顳網絡參與語義違反的檢測。在語義整合過程中具體存在怎樣的神經網絡的連接仍是需要研究的問題。

研究者們提出了一些模型來試圖解釋語言理解的神經機制,雖然這些模型在語言理解的加工過程上提出了不同的見解,但它們大都是只提出了某個加工過程可能與哪些具體的腦區相聯系,對于多腦區的協同活動以及功能網絡的解釋力不足,未來可以結合腦功能連接的研究,通過計算機模擬大腦的活動來構建能夠解釋語義整合與功能網絡的關聯性的問題。

在語篇中的語義整合的神經機制問題上,我們也可以通過神經震蕩的方法來探索腦區之間的連接。這方面的研究已經有了很多積累,研究者們對不同頻段的能量變化給予了認知過程的解釋,但還有很多問題有待解決。比如：很多研究僅僅是發現了某個頻段的能量的變化就用這些變化來解釋認知過程,這種解釋與ERP的成分的分析沒有本質的區別,都不能給出一個立體直觀的解釋,我們認為頻段的分析需與其所在的腦區結合才能凸顯其研究大腦功能連接的優勢,這樣我們就可以認為某一認知功能是由于一些腦區的神經共振導致的,這一認知功能的實現需要這些腦區的協同活動。

4.3 影響因素的進一步探討

關于語義整合的影響因素,在非言語因素和個體差異上有很多問題需要研究,比如：長時記憶中的世界知識與語篇內因素尤其是語篇結構之間在語義整合上是否存在交互作用,病人(如：閱讀障礙者、精神分裂癥患者、阿爾茲海默癥患者)在語義整合上與正常人之間的差異等。

我們重點關注語篇內因素可以深入研究的問題。語境是語篇加工中必然存在的因素,語境會使讀者產生預期或激活世界知識,因此我們在研究語篇結構對語義整合的影響時要控制好語境的效應或者考察二者的交互作用。語篇結構中的修辭結構主要是來描述語篇的組織性、解釋語篇的連貫性,主要關注語篇的層級性及核心性,目前的研究中主要關注了修辭結構中的層級性對語義整合的影響,而并沒有關注修辭結構中的核心性的影響,在此基礎上,未來研究可以進一步研究小句在語篇中的核心性對語義整合的影響。

除了修辭結構,語篇中還存在話題結構,在組織語篇,促進語篇的開展中話題結構也有重要作用。目前關于話題結構的研究主要把話題結構分為話題轉換和話題延續,要深入探究話題結構對語義整合的影響,我們還需要進一步明確話題結構的性質及類型,比如：話題轉換的類型可以根據兩個話題之間的語義聯系的強弱分為強轉換與弱轉換,進一步考察話題轉換的不同程度對語義整合的影響有什么差異。目前關于話題結構的研究主要在工作記憶范疇下,長時記憶中的世界知識的激活會不會對話題結構的效應有調節作用呢？當語篇中出現兩個話題時我們一般認為是話題轉換了,但如果這兩個話題之間是領屬或整體-部分的關系時,它們語義上是有很強的銜接的,我們還不清楚讀者關于這兩個話題的關系的加工模式是與話題轉換一致還是與話題延續一致。在研究方法上,限于EEG技術的要求,目前研究話題結構大都采用短語篇作為實驗材料,這種材料一般不太符合語言的使用習慣,其生態效度令人擔憂,未來研究也可以考慮采用更為自然的長語篇作為材料,通過自定步速閱讀或眼動的方法來探究這一問題。

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