研究背景
以往研究表明单词或汉字阅读不仅激活与正字法、语音和语义相关的脑区,而且激活与书写运动相关的脑区。成熟的阅读系统包括视觉分析解码系统和动觉姿势解码系统,后者通过书写运动信息来促进阅读。然而,在阅读静态呈现(日常阅读形式)的汉字时,动觉姿势解码系统在正字法处理中的机制和有效性仍不确定。因此,此研究为这一问题提供神经学证据。
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研究方法
被试:
24名被试参加此次实验,其中男性10人,女性14人,平均年龄20.58岁。所有被试的母语均为汉语,右利手,双眼视力正常或矫正正常,无韩文学习史或神经方面的疾病。
实验材料:
研究从教育部语言文字应用研究所的在线语料库中选取了372个高频汉字作为刺激材料。并使用韩文作为对照条件,通过比较韩文和汉字来确定本研究变量的影响是否来自于视觉或运动特征。
实验设计:
实验采用2*2被试内设计,书写方向(向前、向后)和字符重复(重复、不重复)为被试内因素。两个变量的两个水平组成四个实验条件:正向重复(FR)、正向非重复(FN)、反向重复(BR)和反向非重复(BN)(见图1a)。
每组实验包括提示阶段和目标阶段。在提示阶段,参与者观看一段视频(见图1a),视频中汉字的书写方向为向前或向后,箭头表示笔画书写方向,数字表示笔画顺序(见图1b)。在目标阶段,参与者观看一个汉字的图片。最后,参与者需判断提示阶段与目标阶段的汉字是否相同。
图1. 实验示意图
EEG记录:
研究用64导 Ag/AgCl烧结电极和神经扫描系统(SynAmps2放大器)记录了被试头皮的脑电。电极位置遵循国际通用的10-20系统,并以左侧乳突电极为参考电极。电极阻抗维持在5 kΩ以下。脑电信号以500 Hz的采样率连续数字化,并用0.05 ~ 100 Hz的带通滤波器滤波。此外,研究还记录了两眼外眦的水平眼电和左眼眶上和眶下缘之间的垂直眼电。
ERP分析:
研究以N170、N200、N400波形作为观测指标。N170成分反应正字法处理中的早期视觉经验,区分汉字与其他非语言视觉刺激;N200成分反应正字法加工而非语音、语义或其他视觉特征加工;N400成分常在语义不一致条件下出现。
实验在以下时间窗口测量了每个成分的平均振幅:N170(中文、韩文)为100-200ms; N200(中文、韩文) 为200-230ms; N400(中文)为260-420ms; N400为260-360ms (韩文,基于ERP波形的目视检查)。然后,使用Greenhouse-Geisser方法对所得数据进行校正后,对每个脑电成分的平均振幅进行三因素重复测量方差分析,自变量为写作方向(2个水平:向前、向后),字符重复(2个水平:重复、不重复)和语言种类(2个水平:中文、韩文)。
研究结果
行为实验结果:
4名参与者(2名男性和2名女性)因技术原因或其EEG数据超过伪影而被排除。由于其余参与者均表现出高准确性(M = 99.25%,SD = 1.27),并且在各个条件下的正确率均高于97.72%,研究未对正确率和反应时进行推断性的统计分析。所有错误应答的试次在后面的ERP分析中被剔除,平均筛除率为0.75%。
ERP实验结果:
N170成分:在向前书写条件下,目标汉字诱发的负性N170成分比在向后书写条件下更偏向左侧,左侧顶上小叶可能是这一效应的来源。其次,书写方向对韩文阅读的N170成分没有影响。
图2. 中文N170成分的ERP波形分析结果
图3. 韩文N170成分的ERP波形分析结果
N200成分:重复书写的汉字诱发了显著的左侧化N200增强效应。更重要的是,书写方向有效地调节了汉字N200增强效应的幅度。进一步的源位置分析表明,这种影响可能来自于双侧顶上小叶的神经元活动。同时,在韩文阅读任务中,书写方向对N200的影响不明显。
图4. 中文N200成分的ERP波形结果
图5. 韩文N200成分的ERP波形分析结果
N400成分:汉字和韩文阅读中均检测到了重复和非重复条件下的N400效应,但这些效应不受书写方向的影响。
研究结论
此研究进一步证明我们的大脑中有两个解码系统分别处理视觉正字法信息和书写运动信息。此外,本研究结果澄清了动觉姿势解码系统在静态阅读中加工正写法信息的机制,即运动姿势解码系统不仅在早期阶段独立影响一般的正字法加工,也与视觉分析解码系统结合以实现深层的正字法加工。本研究的结果有助于我们更好地理解汉字阅读过程中视觉分析和运动姿势解码系统的原理和加工过程。
原文:Chinese characters are read using not only visual but also writing motor information
作者:Yulong Yin, Qingfang Zhang
期刊:Phychophysiology
发表时间:2020.09
DOI:10.1111/psyp.13696
■ 翻译版权 丨 西外多脑核
■ 编译 丨 周淑莹
■ 审校 丨 卢琰