句法加工的腦機(jī)制一個(gè)文獻(xiàn)綜述

1語義單元與語法加工語言中的詞匯量是有限的，但通過不同的方法，有限的詞可以表達(dá)無限的意義。在這個(gè)過程中,句法加工起著非常重要的作用,有了句法的參與,獨(dú)立的詞匯語義才能夠組成更大的語義單元,即句子水平的語義。這也是句子理解和篇章閱讀的基礎(chǔ),句法加工也因此得到了大量的研究,尤其是在西方印歐語中。研究者對(duì)句法加工的研究始于對(duì)失語癥病人的觀察,以及隨后的行為實(shí)驗(yàn)研究,隨著事件相關(guān)電位(ERP)、正電子發(fā)射斷層顯像(PET)和功能核磁共振成像(fMRI)等技術(shù)的發(fā)展,越來越多的研究者嘗試?yán)眠@些新的技術(shù)來探索句法加工的腦機(jī)制,并取得了新的進(jìn)展。本文主要綜述采用fMRI和PET技術(shù)的研究,尤其是2006年至今的研究(關(guān)于更早的研究的評(píng)述可參考高兵等人2006年的綜述),討論句法加工的大腦核心區(qū)域及其網(wǎng)絡(luò)。2語言加工和其他加工對(duì)句法結(jié)構(gòu)的影響基于腦成像研究結(jié)果,研究者們對(duì)句子加工的腦機(jī)制進(jìn)行了闡述,主要包括Ullman提出的陳述/程序雙系統(tǒng)模型(Ullman,2001,2004)、Friederici等人提出的三階段理論(Friederici,2002;Friederic&Kotz,2003)、Hagoort等人提出的MUC模型(Hagoort,2003,2005)以及Hickok等人提出的雙通路模型(Hickok&Poeppel,2000,2004,2007)。這些理論或模型對(duì)句法加工機(jī)制的看法存在一些相似之處,同時(shí)也存在著不同的認(rèn)識(shí)。陳述/程序雙系統(tǒng)模型認(rèn)為,語言的加工依賴于心理詞匯庫(mentallexicon)和心理語法庫(mentalgrammar)。其中,心理詞匯庫基于陳述記憶系統(tǒng),該系統(tǒng)中除了詞語,還包含一些習(xí)語或者俗語(例如“kickthebucket”),而語法的提取與應(yīng)用則發(fā)生在程序記憶系統(tǒng)中,它是一種內(nèi)隱的、無意識(shí)的認(rèn)知過程。句法屬于語法的一部分其功能是將詞匯語義聯(lián)合成更高水平的表征。即使是一串假詞組成的句子,雖然無法得到具體的語義表征,但讀者依然能夠利用其中的句法信息(例如,動(dòng)詞的曲折變化,名詞的單復(fù)數(shù),功能詞以及形容詞或副詞的詞綴等)形成一個(gè)大概的、抽象的結(jié)構(gòu)表征。該模型認(rèn)為如果當(dāng)前任務(wù)需要句法加工的參與,額葉(尤其是布洛卡區(qū)及其相鄰腦區(qū))、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和左側(cè)基底神經(jīng)節(jié)會(huì)有顯著的激活(Ullman,2001,2004)。Newman等人的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)加工句法違反與語義違反的句子時(shí)大腦的激活模式是不同的:與正常句子相比,句法違反的句子引起額葉更強(qiáng)的激活,而語義違反主要導(dǎo)致顳葉以及顳-頂腦區(qū)的激活上升(Newman,Pancheva,Ozawa,Neville,&Ullman,2001)。但是,陳述/程序雙系統(tǒng)模型認(rèn)為額葉和基底神經(jīng)節(jié)在句法加工中的表現(xiàn)并不是特異于語言領(lǐng)域的,其他非語言領(lǐng)域的、但涉及規(guī)則加工的認(rèn)知過程也與這些腦區(qū)的激活有關(guān),并且該理論把與句法有關(guān)的加工統(tǒng)稱為基于規(guī)則的加工,句法只是這些規(guī)則中的一種。Friederici的三階段理論(Friederici,2002;Friederici&Kotz,2003)是同時(shí)基于腦電和腦功能成像研究提出來的,因此該模型既包含了句子加工的時(shí)間信息,也有對(duì)應(yīng)的腦功能定位信息。它把句子加工分成三個(gè)階段,并且每個(gè)階段均有句法加工的參與。在第一個(gè)階段,詞類信息(名詞,動(dòng)詞等)用于短語結(jié)構(gòu)的建立,這是一個(gè)快速自動(dòng)化的過程,其功能定位于左側(cè)額下回島蓋部和左側(cè)顳上回前部。Friederici及其合作者發(fā)現(xiàn),與正常句子相比,當(dāng)句子中存在詞類違反而無法形成正常的句子結(jié)構(gòu)時(shí),左側(cè)的額下回島蓋部和顳上回前部會(huì)有額外的激活(Friederici&Kotz,2003)。在第二個(gè)階段,格標(biāo)記、曲折變化等形態(tài)句法信息(morpho-syntaxinformation)和語義信息共同參與題元關(guān)系的建立,該過程涉及左側(cè)額葉和顳葉的一系列腦區(qū),其中左側(cè)額下回的BA44/45區(qū)與句法加工有關(guān),而靠前些的BA45/47區(qū)與語義加工有關(guān),參與語義加工的還有左側(cè)顳中回。在第三個(gè)階段,不同類型的信息在左側(cè)顳葉后部得以整合,尤其是當(dāng)句子較復(fù)雜或者存在句法或語義的違反時(shí),句法信息和語義信息不能迅速地整合,句子的再分析或者針對(duì)存在的錯(cuò)誤進(jìn)行修復(fù)的過程均在該階段進(jìn)行,該過程發(fā)生在左側(cè)顳上回/顳上溝后部和基底核。Hagoort的MUC模型認(rèn)為語言加工包括三個(gè)成分,分別為提取(memory)、整合(unification)和控制(control)。其中,詞匯信息的儲(chǔ)存與提取,包括語音信息、語義信息和語法信息,主要由左側(cè)顳葉(包括顳上回/顳上溝中后部、顳中回和顳下回)負(fù)責(zé);而言語過程中所需的各種控制,包括根據(jù)當(dāng)前的情景選擇性地關(guān)注有關(guān)信息,忽視無關(guān)信息,以及選擇合適的表達(dá)方式,例如雙語者需要根據(jù)對(duì)話者抑制其中一種語言并選擇另一種語言來進(jìn)行正常交流,或者在語言交流的同時(shí)還需進(jìn)行其它活動(dòng),等等,這些心理過程的發(fā)生由大腦左側(cè)背外側(cè)前額葉和前扣帶回等注意控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。該模型的重點(diǎn)在于信息整合階段。隨著語言信息的輸入,被提取的詞匯信息將逐漸用于信息整合,而負(fù)責(zé)將這些較小單元的信息整合成更大的有意義單元的工作主要由左側(cè)額下回完成?；谠治鼋Y(jié)果(Bookheimer,2002),研究者將左側(cè)額下回劃分為三個(gè)不同的功能分區(qū),其中BA44/BA6區(qū)與語音加工有關(guān),BA44/45區(qū)與句法加工有關(guān),而BA45/47區(qū)與語義加工相關(guān),這種分區(qū)得到了Xiang等人的靜息態(tài)功能連接分析的支持(Xiang,Fonteijn,Norris,&Hagoort,2010)?？梢钥吹?句法加工在三個(gè)加工成分中都可能存在但是與三階段理論不同的是,該模型弱化了句法加工的優(yōu)先性,突出了句法與語音和語義信息加工的平行性,以及它們之間可能存在的廣泛的交互作用(Hagoort,2003;Snijdersetal.,2009)。Snijders等人發(fā)現(xiàn)無論是在句子還是詞列中,有詞類歧義的條件相比沒有歧義的條件在左側(cè)顳中回后部均有額外激活,而左側(cè)額下回則僅在句子中表現(xiàn)出歧義效應(yīng),這個(gè)結(jié)果很好地支持了MUC模型,即左側(cè)顳中回后部負(fù)責(zé)詞匯水平的句法信息的提取,而左側(cè)額下回后部負(fù)責(zé)將這些信息整合起來,并且該過程只在句子加工中發(fā)生(Snijders,eal.,2009)。Hickok等人的雙通路模型把聽覺言語加工系統(tǒng)分為背側(cè)通路和腹側(cè)通路,其中背側(cè)通路與聲音-運(yùn)動(dòng)(sound-motor)的映射有關(guān),而腹側(cè)通路與聲音-意義(sound-meaning)的映射有關(guān)(Hickok&Poeppel,2007)。Hickok等人在多個(gè)研究中觀察到與沒有結(jié)構(gòu)的詞列或者聲音序列相比,加工有句子結(jié)構(gòu)的材料時(shí)左側(cè)顳葉前部有更強(qiáng)的激活(Humphries,Binder,Medler,&Liebenthal,2006;Humphries,Love,Swinney,&Hickok,2005),根據(jù)雙通路模型,該腦區(qū)屬于腹側(cè)通路的一部分,負(fù)責(zé)把從顳中回和顳下回后部提取出的詞匯信息組成更大單元的表征。該模型還認(rèn)為背側(cè)通路中的布洛卡區(qū)只是通過語音短時(shí)記憶影響了句法加工并不直接參與句法加工本身,因?yàn)楫?dāng)要求被試在加工句子的同時(shí)完成一些語音任務(wù)時(shí),BA44區(qū)的句法復(fù)雜效應(yīng)消失了(Rogalsky,2008)。一些病人研究還發(fā)現(xiàn),連接背側(cè)或腹側(cè)通路中不同腦區(qū)的纖維束的損壞也會(huì)不同程度地導(dǎo)致句法加工困難。Wilson等人(2011)對(duì)病人的研究發(fā)現(xiàn),背側(cè)通路中的上縱束/弓狀束(superiorlongitudinalfasciculus/arcuatefasciculus,SLF/AF)的損壞越嚴(yán)重,病人句法加工的障礙越嚴(yán)重,而腹側(cè)通路的鉤狀束(uncinatefasciculus,UF)和極囊束(extremecapsulefibersystem,ECFS)更有可能與語義加工有關(guān)。而Tyler及其合作者對(duì)正常人和病人的研究證據(jù)表明,左側(cè)額下回、左側(cè)顳中回后部以及左側(cè)顳葉前部均參與句法加工,并且連接左側(cè)額葉和顳葉的白質(zhì)纖維的損壞會(huì)直接影響句法加工,也就是說背側(cè)通路和腹側(cè)通路均參與句法加工(Griffiths,Marslen-Wilson,Stamatakis,&Tyler,2012;Tyleretal.,2011)。有研究者還進(jìn)一步提出腹側(cè)通路與短語結(jié)構(gòu)建立有關(guān),而背側(cè)通路與句法的復(fù)雜性有關(guān),在復(fù)雜句子加工中尤為重要(Friederici,2009)。從已有的文獻(xiàn)來看,句法加工研究中常常報(bào)告這樣一些腦區(qū)參與句法加工:左側(cè)額下回島蓋部、左側(cè)額下回后部、左側(cè)顳上回/顳上溝后部、左側(cè)顳葉前部以及基底神經(jīng)節(jié)。此外,連接左側(cè)額葉和顳葉不同腦區(qū)的白質(zhì)纖維束的損傷也會(huì)導(dǎo)致句法加工困難。但由于不同研究者在提出理論與模型時(shí)的出發(fā)點(diǎn)和角度不同,因此對(duì)句法加工機(jī)制的解釋也不盡相同。例如,(1)句法加工的定義。陳述/程序雙系統(tǒng)模型和雙通路模型把句法加工籠統(tǒng)地解釋為單一的相對(duì)同質(zhì)的過程。盡管MUC模型提出了提取和整合兩種不同的加工成分,但在句子水平上,句法加工更多地是句法信息整合的過程。而Friederici的三階段模型區(qū)分了三種不同層次的句法加工,并且認(rèn)為它們分別對(duì)應(yīng)于不同的腦區(qū)功能。(2)句法加工的腦定位及功能解釋。雙通路模型認(rèn)為布洛卡區(qū)并不參與句法加工本身,顳葉前部才是負(fù)責(zé)句法加工的腦區(qū),而其余三個(gè)理論則強(qiáng)調(diào)布洛卡區(qū)在句法加工中的重要作用,但是在具體功能解釋上又存在差異。MUC模型認(rèn)為布洛卡區(qū)的功能是將提取出來的信息整合成更大的信息單元,而陳述/程序雙系統(tǒng)模型認(rèn)為該腦區(qū)負(fù)責(zé)的是句法這種規(guī)則性信息的應(yīng)用,三階段模型則認(rèn)為該腦區(qū)負(fù)責(zé)利用格標(biāo)記、詞語的曲折變化等句法信息來分配題元角色。關(guān)于左側(cè)顳葉前部的功能,三階段模型認(rèn)為該腦區(qū)負(fù)責(zé)利用詞類信息建立短語和句子結(jié)構(gòu),是句法加工的第一步,而雙通道模型則認(rèn)為該腦區(qū)負(fù)責(zé)所有句法加工,即將小的語義單元組成更大的單元,從而獲得句子水平的語義。3不同研究范式的研究差異以上所述的理論和模型都分別得到了不少研究的支持,但究竟是什么原因?qū)е铝搜芯拷Y(jié)果的差異,進(jìn)而影響對(duì)這些結(jié)果的解釋呢?一方面句法加工本身就是復(fù)雜的綜合體,它包含了不同的方面,不同研究范式的側(cè)重點(diǎn)可能存在差異。另外,實(shí)驗(yàn)任務(wù)的選擇對(duì)被試的加工策略以及加工深度的調(diào)節(jié),研究被試的個(gè)體差異以及數(shù)據(jù)處理方法的選擇,均將對(duì)所觀察到的結(jié)果產(chǎn)生影響。再者,不同語言的句法和語義信息相對(duì)豐富程度不同,并且已有研究表明兩種信息在語言理解中的相對(duì)作用存在語言間差異,這種差異也有可能影響我們對(duì)句法加工腦機(jī)制的探索。接下來我們將分別闡述這些因素對(duì)句法加工的可能影響。3.1操作語法congestract句法加工研究中常見的實(shí)驗(yàn)范式主要包括句法違反范式、復(fù)雜程度范式、句子與詞列對(duì)比范式,以及歧義范式等。這些不同的實(shí)驗(yàn)范式對(duì)句法加工的側(cè)重點(diǎn)也有所差異,從而可能對(duì)句法加工腦機(jī)制的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生影響。通過比較與分析發(fā)現(xiàn)采用句法違反范式的研究常常會(huì)觀察到左側(cè)額葉島蓋部的激活,采用復(fù)雜程度范式常常會(huì)看到布洛卡區(qū)的參與,采用句子與詞列對(duì)比的范式則發(fā)現(xiàn)顳葉前部參與句法加工。句法違反范式常常通過改變?cè)~類,使其與前面的語境預(yù)期不符而實(shí)現(xiàn),比如“Theicecreamwasinthe*eaten.”中的“eaten”的位置本應(yīng)是一個(gè)名詞,而非動(dòng)詞。這種詞類違反將帶來短語和句子結(jié)構(gòu)建立的困難,對(duì)應(yīng)三階段模型中的最初的句法分析階段,在加工這類刺激時(shí)則需要更多的句法分析(Friederici,Ruschemeyer,Hahne,&Fiebach,2003)。但違反范式無法排除由于句法違反引起的錯(cuò)誤檢測、自動(dòng)校正等認(rèn)知加工過程差異的影響,并且已有研究表明錯(cuò)誤檢測和自動(dòng)校正也將導(dǎo)致左側(cè)額下回的激活(Christensen&Wallentin,2011)。在復(fù)雜程度操作范式中,對(duì)句子結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度往往有兩種取向的操作定義。第一種主要在英語等固定詞序語言研究中出現(xiàn),通過操作從句來改變句子的復(fù)雜程度(Caplan,Alpert,&Waters,1999;Just,Carpenter,Keller,Eddy,&Thulborn,1996;Meltzer,McArdle,Schafer,&Braun,2010;Prat&Just,2011;Stromswold,Caplan,Alpert,&Rauch,1996),例如,“Theboywhothegirlchasediseating.”比“Theboywhochasedthegirliseating.”更加復(fù)雜,因?yàn)樵陂喿x第一個(gè)句子時(shí),被試無法即時(shí)地將主語“theboy”整合到句子中。第二種是德語、日語等語序比較自由的語言研究中常用的,將句子成分順序進(jìn)行調(diào)整,最常見的是主語和賓語位置互換,并對(duì)比賓語在前和主語在前的兩類句子(Ben-Shachar,Palti,&Grodzinsky,2004;Bornkessel,Zysset,Friederici,vonCramon,&Schlesewsky,2005;Roder,Stock,Neville,Bien,&Rosler,2002)。這兩種操作中的句法加工都是由于詞序操作導(dǎo)致當(dāng)前信息無法立即整合到已加工的信息中引起的,并且大多數(shù)采用該范式的研究會(huì)觀察到與簡單句子相比,加工復(fù)雜句子時(shí)左側(cè)額下回后部(尤其是BA44區(qū))的激活上升,一些研究還報(bào)告左側(cè)顳上回/顳上溝后部也表現(xiàn)出相似的激活模式。這種范式存在的主要問題是將復(fù)雜句子與簡單句子相比,無法觀察到加工兩種句子時(shí)都必需的基本的句法分析過程,二者的差異可能更多地在較晚的加工階段,一項(xiàng)MEG研究發(fā)現(xiàn)句法復(fù)雜效應(yīng)僅出現(xiàn)在事后再分析階段(Braun&Meltzer,2011)。此外,加工這種復(fù)雜的句子額外增加的不僅僅是句法加工本身,還包括其他的認(rèn)知加工,比如需要更多的工作記憶參與。已有研究表明工作記憶負(fù)擔(dān)增加時(shí)左側(cè)額下回激活也會(huì)上升(Bullmoreetal.,2002;Fedorenko,Behr,&Kanwisher,2011),盡管有研究嘗試區(qū)分句法加工與工作記憶負(fù)擔(dān)引起的腦激活(Fiebach,Schlesewsky,Lohmann,vonCramon,&Friederici,2005),但這些研究對(duì)句法加工的操作定義本身便混淆有工作記憶,因此難以將工作記憶的影響完全排除。還有一些研究者采用句子與詞列對(duì)比范式來探討負(fù)責(zé)句子結(jié)構(gòu)加工的腦區(qū),通過比較有句子結(jié)構(gòu)的正常句子和句子結(jié)構(gòu)打亂后得到的詞列,例如“themanonavocationlostabagandawallet”和“onvacationlosttheaandbagwalletmanthena”。采用該范式的多項(xiàng)研究一致發(fā)現(xiàn),與詞列相比,加工正常句子時(shí)顳葉前部有更強(qiáng)的激活(Friederici,Meyer,&vonCramon,2000;Hickok,Humphries,Willard,&Buchsbaum,2001Humphries,Binder,Medler,&Liebenthal,2006Humphries,Love,Swinney,&Hickok,2005Vandenberghe,Nobre,&Price,2002)。同樣地,這種對(duì)比也存在一些問題。有無句子結(jié)構(gòu)的兩個(gè)條件相比,除了在句法加工上存在差異,還在語義整合、以及句法和語義之間的交互存在差異。此外,在加工詞列時(shí),由于不能將依次呈現(xiàn)的刺激整合起來,被試的工作記憶負(fù)擔(dān)可能更大,尤其是在完成記憶探測等任務(wù)時(shí)(Fedorenko,etal.2011;Fedorenko&Kanwisher,2011)。除了以上三種比較經(jīng)典的研究范式,還有一些研究采用其它范式來探討句法加工的腦機(jī)制。比如,對(duì)比有句法歧義和沒有句法歧義的句子。在句子“Thenewspaperreportedthatbullyingteenagersareaproblemforthelocalschool./isbadfortheirself-esteem.”中,主語既有可能是名詞“teenagers”,也有可能是“bullyingteenagers”這個(gè)現(xiàn)象,但是當(dāng)看到系動(dòng)詞“is/are”的時(shí)候,這種歧義就可以消除。這類研究往往發(fā)現(xiàn)在加工有歧義的句子時(shí),左側(cè)額下回后部和左側(cè)顳中回后部的激活會(huì)上升(Rodd,Longe,Randall,&Tyler,2010)也有研究發(fā)現(xiàn)左側(cè)顳葉前部也參與句法歧義加工(Tyler&Marslen-Wilson,2008)。這些腦區(qū)的激活上升反映的是被試在加工有句法歧義的句子時(shí)先按其中一種可能的解釋方式來理解,當(dāng)與隨后呈現(xiàn)的內(nèi)容不一致時(shí)再進(jìn)行重新分析,該觀點(diǎn)也得到了一些病人研究的支持(Papoutsi,StamatakisGriffiths,Marslen-Wilson,&Tyler,2011;Tyler&Marslen-Wilson,2008;Tyler,etal.,2011)。在歧義句中,句法上的歧義往往也導(dǎo)致語義上的歧義這可能導(dǎo)致一些研究中所觀測到的句法歧義效應(yīng)與語義加工有關(guān)的腦區(qū)非常接近。此外,還有一些研究者采用適應(yīng)范式來研究句法加工的腦定位(Devauchelle,Oppenheim,Rizzi,Dehaene,&Pallier,2009;Santi&Grodzinsky,2010;SegaertMenenti,Weber,Petersson,&Hagoort,2012;)。適應(yīng)范式假設(shè)重復(fù)地呈現(xiàn)句法結(jié)構(gòu)相同的句子將會(huì)導(dǎo)致與句子結(jié)構(gòu)分析有關(guān)的腦區(qū)激活下降。Vandenberghe,Nobre和Price(2002)讓被試默讀一系列句子,發(fā)現(xiàn)句子結(jié)構(gòu)的相似會(huì)導(dǎo)致左側(cè)顳葉前部激活的降低。還有研究則在左側(cè)額下回布洛卡區(qū)觀測到了句子結(jié)構(gòu)相同引起的激活下降(Dapretto&Bookheimer,1999;Santi&Grodzinsky,2010)?？梢钥吹?這些研究中對(duì)句法加工的操作定義有很多種,不同的操作定義所涉及的加工層面也有所差異,但是很少有研究來直接比較它們。Friederici等人(2006)操作了名詞短語的相對(duì)位置,當(dāng)調(diào)整后的順序不符合德語對(duì)詞序的要求時(shí),左側(cè)額下回島蓋部的激活顯著上升,而當(dāng)調(diào)整后的詞序符合句法規(guī)則時(shí),左側(cè)額下回BA44區(qū)下部和前運(yùn)動(dòng)皮層的激活強(qiáng)度會(huì)隨著當(dāng)前句子的詞序偏離最常見詞序的程度的增加而上升。這個(gè)結(jié)果說明了句法違反和句法復(fù)雜性是兩種不同的句法加工,盡管它們看起來都是由于詞序操作導(dǎo)致的。而Santi和Grodzinsky(2010)利用適應(yīng)范式考察了聽覺呈現(xiàn)的英語句子的從句類型和從句位置的啟動(dòng)效應(yīng),發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)兩個(gè)句子的從句類型相同時(shí),左側(cè)額下回BA45區(qū)激活下降,而左側(cè)額下回BA44區(qū)、左側(cè)顳上回以及雙側(cè)中央前溝下部對(duì)兩種句法加工都表現(xiàn)出啟動(dòng)效應(yīng)。在該研究中,從句類型和從句位置均會(huì)導(dǎo)致句子復(fù)雜程度不一樣,并且即使不同條件的句子只在詞序上存在差異,但依然觀測到不同腦區(qū)對(duì)不同方面的句法加工的敏感性不同?？偟膩碚f,句法加工并不是一個(gè)單一的過程,可以通過不同的方式進(jìn)行操作。研究發(fā)現(xiàn)不同方面的句法加工可能參與的腦區(qū)也不同:與句子結(jié)構(gòu)建立有關(guān)的腦區(qū)可能在左側(cè)額葉島蓋部和左側(cè)顳葉前部,而與句子結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度有關(guān)的腦區(qū)可能在左側(cè)額下回和左側(cè)顳上回/顳中回后部,其中左側(cè)額下回的不同分區(qū)對(duì)導(dǎo)致句法復(fù)雜度增加的不同方面的句法加工也有著不同的敏感性:BA44區(qū)和左側(cè)顳葉后上部的腦區(qū)可能與大部分類型的句法加工有關(guān),而BA45區(qū)的激活可能僅限于某些方面的句法加工。3.2語法加工效應(yīng)為了保證被試在實(shí)驗(yàn)時(shí)保持足夠的注意力來加工所呈現(xiàn)的刺激材料,大部分實(shí)驗(yàn)要求被試完成一些主動(dòng)任務(wù),也有一些研究不要求被試做任何外顯的行為反應(yīng),只需被動(dòng)地聽或者看句子。當(dāng)任務(wù)要求不同時(shí),被試很有可能采取不同的認(rèn)知加工策略來加工當(dāng)前刺激,也就是對(duì)刺激的加工方式和加工深度將隨著任務(wù)的改變而改變。Rodd等人對(duì)比了被動(dòng)聽和探測詞-句子內(nèi)容語義聯(lián)系判斷任務(wù)下的句子加工,當(dāng)采用全腦分析以及相同的多重比較校正方法時(shí),主動(dòng)任務(wù)下雙側(cè)額下回和左側(cè)顳下回后部表現(xiàn)出語義歧義效應(yīng),而被動(dòng)聽時(shí)沒有任何效應(yīng),但ROI分析顯示兩種任務(wù)下條件之間的激活差異值是相似的,只是被動(dòng)聽時(shí)個(gè)體變異更大(Rodd,Davis,&Johnsrude,2005),說明當(dāng)只需要被動(dòng)聽句子時(shí)不同被試對(duì)句子的加工深度以及加工方式存在很大差異,導(dǎo)致一些效應(yīng)無法達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的顯著。也有研究者認(rèn)為沒有任何主動(dòng)任務(wù)時(shí)的語言加工最能代表核心的語言加工(Wright,RandallMarslen-Wilson,&Tyler,2011),但在真正的言語交流情景中,人們并不是毫無目的地接收刺激的而是時(shí)時(shí)刻刻試圖從所接收到的言語信息中抽取出有用信息并用于進(jìn)一步地互動(dòng)與交流,可以說是一種帶有“主觀任務(wù)”的加工。在實(shí)驗(yàn)情景中,即使向被試呈現(xiàn)同樣的刺激,當(dāng)任務(wù)不同時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果也往往不同。Caplan等人向三組被試呈現(xiàn)帶有不同類型從句的英語句子,其中第一組被試需要根據(jù)句子內(nèi)容對(duì)隨后呈現(xiàn)的探測句子進(jìn)行正誤判斷,第二組被試只需對(duì)每個(gè)句子做是否合理的判斷,第三組被試的任務(wù)是判斷句子是全部由真詞組成的還是包含有一個(gè)假詞,該任務(wù)的完成與句子內(nèi)容本身無關(guān)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),第三組被試的句法復(fù)雜效應(yīng)僅局限于左側(cè)額下回后部,但在前兩組被試中,左側(cè)額中回、額下回、頂葉以及右側(cè)的一些腦區(qū)均表現(xiàn)出句法復(fù)雜效應(yīng),作者認(rèn)為左側(cè)額下回后部是真正反映句法加工的腦區(qū),而其他腦區(qū)的激活與實(shí)驗(yàn)任務(wù)有關(guān)(Caplan,Chen,&Waters,2008)。Meyer等人則向兩組被試聽覺呈現(xiàn)句法違反的句子和正常句子,要求被試對(duì)句子進(jìn)行句法正確性判斷,并且其中一半的被試還需對(duì)句法錯(cuò)誤的句子進(jìn)行不出聲的改正,通過任務(wù)間對(duì)比發(fā)現(xiàn)對(duì)不正確句子的改正主要激活右側(cè)包括額下回BA44和45區(qū)在內(nèi)的腦區(qū),而句法加工本身主要在左半球(Meyer,Friederici,&vonCramon2000)。從這些研究可以看出,隨著任務(wù)對(duì)句法加工深度的要求越大,越有可能在更多的腦區(qū)觀測到句法加工效應(yīng),其中有些腦區(qū)的激活受到任務(wù)的調(diào)節(jié),而有些腦區(qū)(例如左側(cè)額下回BA44/45區(qū))會(huì)相對(duì)穩(wěn)定地表現(xiàn)出句法加工效應(yīng)。而在左側(cè)額下回內(nèi)部也存在分工差異,正如最近的一篇綜述(Friederici,2011)提到的,當(dāng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)或者刺激屬性等導(dǎo)致語義加工的需求增加時(shí),越有可能卷入左側(cè)額下回前部負(fù)責(zé)語義加工的腦區(qū),而當(dāng)句法加工的需求增加時(shí),將使靠近額下溝的左側(cè)額下回后部腦區(qū)激活增強(qiáng)。3.3基于多個(gè)被試的全腦分析句法加工是一項(xiàng)高級(jí)的認(rèn)知過程,容易受到被試本身的特征的影響,比如,工作記憶容量大小、語言水平高低,以及腦結(jié)構(gòu)上的差異,等等,都可能影響我們對(duì)實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的觀測。Prat和Just(2011)發(fā)現(xiàn)當(dāng)句子復(fù)雜度增加時(shí),工作記憶容量大的被試越能有效地調(diào)用額外的認(rèn)知資源來加工更加復(fù)雜的句子,表現(xiàn)為核心腦區(qū)激活強(qiáng)度的增加、其它腦區(qū)的激活以及腦區(qū)之間同步性的增加。在Prat和Just的研究中還測量了每個(gè)被試的詞匯量,并發(fā)現(xiàn)詞匯量水平與被試加工句子時(shí)激活強(qiáng)度成反比,表明被試的詞匯量越大,大腦在加工句子時(shí)效率越高。除了功能方面,個(gè)體差異還表現(xiàn)在大腦結(jié)構(gòu)上,尤其是負(fù)責(zé)高級(jí)認(rèn)知加工的腦區(qū),早期的大量臨床研究表明不同個(gè)體的語言加工腦區(qū)(例如布洛卡區(qū))定位差異非常大,因此,90年代初就有研究者指出將不同被試的腦成像數(shù)據(jù)進(jìn)行平均的方法是不合適的(Steinmetz&Seitz,1991)。在處理腦成像數(shù)據(jù)時(shí),研究者往往將個(gè)體的數(shù)據(jù)對(duì)齊到同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)腦,有些宏觀的結(jié)構(gòu)差異可以通過一系列配準(zhǔn)方法得到一定的解決,而更多的微觀結(jié)構(gòu)上的差異即使采用很嚴(yán)格的配準(zhǔn)方法也無法消除其影響(Fedorenko&Kanwisher,2009;Saxe,Brett,&Kanwisher,2006;Tahmasebietal.,2012)。這些個(gè)體差異可能導(dǎo)致在傳統(tǒng)的組分析中一些效應(yīng)的消失,例如,一些位置接近但功能不同的腦區(qū)由于多個(gè)被試的結(jié)構(gòu)差異可能導(dǎo)致經(jīng)過多個(gè)被試疊加和組分析后兩個(gè)腦區(qū)的激活沒有差異,或者功能一樣的腦區(qū)由于在不同被試上的位置不同而被認(rèn)為是兩個(gè)功能不同的腦區(qū)。此外,大部分研究通過條件相減、采用全腦分析來觀測效應(yīng),由于一個(gè)全腦包含有大量的體素(voxel),為控制犯I型錯(cuò)誤的概率,需要嚴(yán)格的多重比較校正,這將導(dǎo)致一些本來存在的效應(yīng)由于達(dá)不到統(tǒng)計(jì)上的顯著而被認(rèn)為不存在。一些研究者基于前人的研究選取感興趣的腦區(qū)(regionofinterest,ROI),這在一定程度上可以解決多重比較帶來的問題,但這種方法仍然無法避免前人研究中的被試與當(dāng)前被試的差異帶來的問題。較為理想的一種方法是在做條件間的比較前,對(duì)于被試個(gè)體定義各自的功能ROI,提取被試在各自ROI中的激活值,來檢驗(yàn)不同條件間的差異。而為了避免循環(huán)論證,需保證用來定義ROI和驗(yàn)證不同條件在ROI上激活差異的數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的(Kriegeskorte,SimmonsBellgowan,&Baker,2009)。Kanwisher等人提出的個(gè)體功能定位分析的方法能夠在一定程度上減少個(gè)體結(jié)構(gòu)與功能差異帶來的影響(具體見4.1)。3.4句子水平上的差異不同語言中的句法信息的豐富程度是不一樣的,在句子理解時(shí)人們對(duì)句法的依賴程度也不同。一些腦電研究表明,對(duì)句法信息比較豐富的語言(例如德語),語言加工時(shí)句法加工是占主導(dǎo)的,而且會(huì)直接影響語義加工(Friederici,2002)而句法信息較少的語言(例如漢語),句法信息的加工并不是那么明顯,比如,反映早期的句法加工——基于詞類信息的短語結(jié)構(gòu)建立的腦電成分ELAN很少被觀察到,而且語義加工不會(huì)或者較少受到句法加工的影響(Liu,Li,Shu,Zhang,&Chen,2010;Zhang,Yu,&Boland,2010)。在詞匯水平上,一項(xiàng)早期雙語者的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)句法相對(duì)獨(dú)立于語義的希伯來語,詞語曲折變化的加工不受語義的調(diào)節(jié),而英語的曲折變化則受到詞匯語義的調(diào)節(jié)(Bick,Goelman,&Frost,2011)。但在句子水平上,關(guān)于語言差異在多大程度上會(huì)影響句法加工的腦機(jī)制仍然未知(Bornkessel-Schlesewsky&Schlesewsky,2009;Friederici,2011)。盡管句法和語義相對(duì)不獨(dú)立的語言(例如英語)和相對(duì)獨(dú)立的語言(例如德語)的研究均發(fā)現(xiàn)當(dāng)句法復(fù)雜程度增加時(shí)布洛卡區(qū)的激活會(huì)上升,值得注意的是這些語言均含有較豐富的句法信息,而對(duì)句法信息相對(duì)比較少、語義相對(duì)獨(dú)立于句法的語言的句法加工機(jī)制的研究還很少。漢語作為語義相對(duì)獨(dú)立于句法的語言之一,其句法加工機(jī)制的研究是探討一般的句法加工腦機(jī)制的重要方面。到目前為止,只有為數(shù)不多的幾項(xiàng)研究探討了漢語句法加工的腦功能定位。Luke等人讓被試選擇性地判斷動(dòng)詞短語的句法或者語義是否合理試圖分離出特異于語法或者語義加工的腦區(qū),但該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在加工漢語時(shí),并沒有特異于語法加工的腦區(qū)(Luke,Liu,Wai,Wan,&Tan,2002)而一項(xiàng)英語短語的研究(Schafer&Constable,2009)采用更為內(nèi)隱的任務(wù)依然看到了句法和語義在左側(cè)額下回的分離。在句子水平上,已有兩項(xiàng)研究采用不同的范式探討漢語句法加工的腦定位。由于漢語中基本上不存在純粹的句法違反,Wang等人采用句法加語義雙違反與語義違反條件相減得到句法違反的相關(guān)腦區(qū)(Wangetal.,2008),其中單純語義違反的例句如“陸星每天早上煲*棚給奶奶?！?雙重違反的例句如“陸星每天早上煲*撤給奶奶?！币蟊辉噷?duì)整句呈現(xiàn)的句子進(jìn)行語義合理性判斷。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙違反條件下BA44區(qū)的激活強(qiáng)度同時(shí)高于單純語義違反條件和正常句子條件,而同樣采用詞類違反范式的德語研究往往報(bào)告左側(cè)額葉島蓋部而不是BA44區(qū)對(duì)詞類違反敏感。另外,Ye和Zhou的研究發(fā)現(xiàn),與主動(dòng)句相比,被動(dòng)句的加工導(dǎo)致左側(cè)額下回BA45區(qū)和47區(qū)更強(qiáng)的激活,句子語義的不合理也導(dǎo)致該腦區(qū)激活上升(Ye&Zhou,2009),而BA45/47區(qū)在三階段模型、MUC模型和雙通路模型中被認(rèn)為與語義加工有關(guān)。由于這兩項(xiàng)研究所采用的任務(wù)均需被試對(duì)句子語義進(jìn)行較深的加工,盡管總的來說研究結(jié)果支持左側(cè)額下回布洛卡區(qū)在句法加工或者句子加工中起著重要作用,但在具體腦區(qū)上與其他語言的研究結(jié)果并非一致,而且這些效應(yīng)在無關(guān)任務(wù)或者沒有任務(wù)時(shí)是否會(huì)表現(xiàn)出句法效應(yīng)還不清楚。關(guān)于不同語言的使用者是否會(huì)利用同樣的腦區(qū)或腦網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行句法加工還有待更多研究的驗(yàn)證,而這個(gè)問題對(duì)于回答語言加工腦機(jī)制的普遍性與特殊性是非常重要的。4關(guān)于未來研究的啟發(fā)4.1種腦區(qū)的功能整合模型如前所述,當(dāng)前的幾個(gè)理論和模型分別從不同的角度提出了對(duì)句法加工機(jī)制的看法,其中陳述/程序雙系統(tǒng)模型是從較宏觀的語言加工角度出發(fā)的,雙通路模型是從聽覺言語理解的角度提出的,而三階段理論和MUC模型則更多的是基于句子加工的研究提出的,這些理論與模型盡管存在差異,但這種互補(bǔ)性有利于對(duì)句法加工機(jī)制的全面認(rèn)識(shí)?？偟膩碚f,三階段理論是當(dāng)前影響力最大的模型,它對(duì)句法加工的不同層面有著比較具體的、可直接驗(yàn)證的假設(shè),因此而備受關(guān)注。同時(shí),三階段理論中與句法加工有關(guān)的腦區(qū)基本上囊括了其余三個(gè)模型所涉及的句法加工相關(guān)的所有腦區(qū),并將這些不同腦區(qū)負(fù)責(zé)的句法加工進(jìn)一步細(xì)化,包括早期短語結(jié)構(gòu)的建立、中期句法和語義共同參與的題元關(guān)系的構(gòu)建,以及晚期句法和語義等信息的整合。這幾個(gè)理論的爭論也主要存在于這些腦區(qū)的功能解釋上,例如,布洛卡區(qū)負(fù)責(zé)的句法加工是利用各種句法線索計(jì)算各個(gè)句子成分之間的關(guān)系,還是僅僅是一種將小單元整合成大單元的加工過程,或者二者都有;顳葉前部是只負(fù)責(zé)短語結(jié)構(gòu)的建立,還是與句法和語義整合有關(guān);左側(cè)額下回島蓋部與短語結(jié)構(gòu)建立有關(guān),抑或只是詞類違反導(dǎo)致的一般的錯(cuò)誤檢測引起該腦區(qū)激活上升;句法和語義等信息的整合是發(fā)生在左側(cè)額下回,還是左側(cè)顳上回/顳上溝后部。關(guān)于這些問題現(xiàn)有的文獻(xiàn)還不能給出很明確的答案,但這同時(shí)也為理論或模型的整合提供了契機(jī)。Friederici在最新的一篇綜述中以三階段模型為基礎(chǔ),整合了新近研究的腦功能定位和網(wǎng)絡(luò)以及白質(zhì)纖維研究的證據(jù),提出了關(guān)于從聽覺感知到句子理解的信息流動(dòng)的模型(Friederici2012)。在該模型中,Friederici將雙側(cè)通路模型中負(fù)責(zé)聲音到運(yùn)動(dòng)映射的背側(cè)通路整合進(jìn)來,并將顳葉前部的功能擴(kuò)展為同時(shí)具有句法和語義的功能,而不再是單純的句法功能,但布洛卡區(qū)仍被解釋為具有句法功能,并且BA44和BA45區(qū)經(jīng)由不同的通路與顳葉腦區(qū)分別形成句法和語義加工的通路。三階段模型與MUC模型最大的不同之處在于句法和語義整合腦區(qū)的定位,盡管新模型沿用三階段理論的觀點(diǎn),認(rèn)為整合發(fā)生在左側(cè)顳葉后部,但作者仍然對(duì)該問題持開放態(tài)度。最后,已有模型和理論均未考慮語言差異的可能影響,而已有證據(jù),尤其是來自漢語的研究表明不同語言的句法加工機(jī)制確實(shí)有可能受到語言本身特征的影響,在將來的句法加工模型中是否需要加入語言這一變量還需更多跨語言對(duì)比的研究證據(jù)。4.2結(jié)果對(duì)比和討論正如前面所提到的,研究者對(duì)句法加工的操作定義以及實(shí)驗(yàn)任務(wù)的選取均會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀測。一方面,為了更好地對(duì)句法加工進(jìn)行分類需要在同一個(gè)研究中對(duì)句法加工進(jìn)行不同的操作定義從而獲得直接的對(duì)比證據(jù);另一方面,實(shí)驗(yàn)任務(wù)之間的對(duì)比也能夠讓我們更加清楚地看到哪些效應(yīng)是獨(dú)立于任務(wù),哪些效應(yīng)是僅在某些任務(wù)下才會(huì)出現(xiàn)的。由于這種精細(xì)的對(duì)比往往容易受到個(gè)體變異的影響,因此對(duì)方法和技術(shù)的要求也更高,個(gè)體功能定位的優(yōu)勢逐漸突出。此外,為了更全面地認(rèn)識(shí)參與句法加工的不同腦區(qū)是如何協(xié)同工作的,腦網(wǎng)絡(luò)水平的研究是一個(gè)很重要的途徑。接下來將分別介紹這兩種方法與技術(shù)以及在句法加工機(jī)制探索中的應(yīng)用。4.2.1語言加工腦區(qū)的功能定位個(gè)體功能定位分析的方法把個(gè)體差異考慮在內(nèi),先在每個(gè)被試上定位出針對(duì)被試個(gè)體的ROI腦區(qū),這種基于個(gè)體的ROI分析能夠提高統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)力,有利于發(fā)現(xiàn)一些比較微弱的效應(yīng)。這種分析方法最早用于視知覺的研究,通過一些經(jīng)典的定位任務(wù)(localizertask),能夠很好地在每個(gè)被試上定位出V1和面孔識(shí)別區(qū)(fusiformfacearea,FFA)等視知覺加工的腦區(qū),此后有研究表明該方法同樣適用于社會(huì)認(rèn)知這種高級(jí)認(rèn)知加工的研究,這些研究在確定個(gè)體ROI時(shí)以解剖結(jié)構(gòu)的地形標(biāo)記來作為篩選每個(gè)ROI的voxel的標(biāo)準(zhǔn)。在之后的研究中,Fedorenko和Kanwisher針對(duì)語言加工腦區(qū)分布廣的特點(diǎn)將該方法經(jīng)過一定的調(diào)整并應(yīng)用于語言領(lǐng)域的研究(Fedorenko&Kanwisher,2009)。在此之前的其他研究者也做過類似的嘗試,例如Ben-Shachar等人(2004)采用個(gè)體分析的方法發(fā)現(xiàn)左側(cè)額下回和雙側(cè)顳上溝后部與句法加工本身有關(guān),而與句子結(jié)構(gòu)特征(強(qiáng)調(diào)句或疑問句)無關(guān)。通過一系列探索,Fedorenko等人發(fā)展了一系列語言加工腦區(qū)功能定位的任務(wù)(Fedorenko,Hsieh,Nieto-Castanon,Whitfield-Gabrieli,&Kanwisher,2010),并嘗試分離句法和詞匯語義等不同方面的語言加工(Fedorenko,Nieto-Castanon,&Kanwisher,2012a,2012b)。最新的個(gè)體功能定位分析是通過定位任務(wù)得到每個(gè)被試的激活圖,將所有被試的激活圖疊加,計(jì)算出表示每個(gè)voxel在所有被試中激活比率的激活重疊概率圖(probabilisticoverlapmap),根據(jù)圖像分割算法(imagesegmentationalgorithm)得到一系列分離的腦區(qū),再以大部分被試(例如超過80%)激活的腦區(qū)為確定每個(gè)被試ROI的標(biāo)準(zhǔn),也就是每個(gè)被試的ROI是該被試激活的腦區(qū)與在大部分被試上激活的腦區(qū)的交集,然后利用獨(dú)立的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)被試在不同條件下每個(gè)ROI的平均激活值以及做進(jìn)一步的分析(Fedorenko,etal.,2010)。Fedorenko和Kanwisher采用句子與詞列對(duì)比范式,視覺呈現(xiàn)刺激并要求被試完成記憶探測任務(wù),對(duì)比傳統(tǒng)組分析和個(gè)體功能定位的分析的結(jié)果,提出組分析方法弱化了個(gè)體差異的影響,從而在布洛卡區(qū)未能觀察到句法效應(yīng),而單獨(dú)看個(gè)體的激活情況時(shí)發(fā)現(xiàn)80%的被試在布洛卡區(qū)上均有激活差異(Fedorenko&Kanwisher,2011)。但也有研究者認(rèn)為采用傳統(tǒng)的組分析方法并不是導(dǎo)致布洛卡區(qū)激活沒有差異的原因,而是該腦區(qū)確實(shí)與句法加工本身無關(guān)(Hickok&Rogalsky,2011)。盡管不同研究者對(duì)個(gè)體功能定位分析的褒貶不一,具體的分析方法還處于發(fā)展階段,但這讓我們注意到在正常人研究中個(gè)體差異對(duì)腦成像研究結(jié)果的可能影響,也讓我們不得不思考這些新方法到底在多大程度上將改變我們對(duì)以往研究結(jié)果的認(rèn)識(shí)?？梢钥隙ǖ氖?個(gè)體差異在腦成像數(shù)據(jù)中是個(gè)非常普遍的現(xiàn)象,尤其是負(fù)責(zé)語言這種高級(jí)加工的腦區(qū)(Tahmasebietal.,2011),越來越多研究者注意到個(gè)體差異對(duì)結(jié)果的影響,并采用個(gè)體分析或者功能定位的方法試圖減少個(gè)體差異帶來的影響(denOudenetal.,2012;Nath&Beauchamp,2011)。需要注意的是,該取向的分析對(duì)定位任務(wù)的要求較高,如果任務(wù)選取不當(dāng),可能導(dǎo)致重要腦區(qū)的遺漏,除了謹(jǐn)慎選取定位任務(wù),還可以結(jié)合傳統(tǒng)的組分析從而減少該問題帶來的影響?？偟膩碚f在研究句法加工這種復(fù)雜的認(rèn)知過程,尤其是比較和分離不