【研究背景】                                                                                                                                                                                                                                                                

在语言理解领域，现有证据表明，读者可以通过语境信息预测下一个出现的词。以往事件相关电位(event-related potential, ERP)研究支持，词汇的预期性受到全局语境的调节，全局预期性越高，N400效应越小。然而，目前仍不清楚全局语境对预期词汇语义特征的调节作用。因此，本研究通过ERP技术探讨词汇语义特征的预期如何受到全局语境的调节。  

【研究方法】    

1. 被试    

18名大学生(男6名，年龄17-26岁)参与了该研究。所有被试母语均为汉语，右利手，无阅读障碍，无精神病史，视力或矫正视力正常。被试在实验前签订知情同意书，实验结束后获得相应报酬。  

2. 实验材料

编制160个汉语句子作为实验材料(见表1)。通过操纵句末双字词（关键词）构建3种类型的句子：低预期实验句，高预期填充句和语义违背填充句。根据实验句句末关键词与其高预期词之间的语义相似度将实验句分为高语义相关和低语义相关。此外，通过操纵组块内填充句的类型，构建两种全局预期有效性 (Global Prediction Reliability, 以下简称GPR)。  

表1 实验材料示例（SS：Semantic Similarity，语义相似度）

 

  正式实验中，160个句子被均匀地分配到4个block中，包括2个可预期block和2个语义违背block。每个block中，实验句和填充句各20个。因为实验句的关键词都是低预期，因此，可预期block中一半的句子的关键词是可预测的（即，GPR=50%），而语义违背block中所有句子的关键词都不可预测（即，GPR=0%），见图1。  

图1 实验设计及预期结果

 

本研究系统评定了句子的预期性、语义合理性以及实验句中关键词与高预期词之间的语义相似度。评定结果表明，实验句和语义违背填充句关键词的完形概率为0，而高预期的填充句关键词的完形概率为0.8。同时，所有句子的语境限制性都高于0.63。此外，高预期填充句的语义合理性显著高于其它三种句子类型，实验句的语义合理性显著高于语义违背填充句，高语义相似度和低语义相似度实验句的语义合理性没有显著差异。最后，高语义相似度实验句的语义相关性显著高于低语义相似度实验句。  

3. 实验流程    

所有句子均在浅灰色背景下以黑色字体呈现。每个句子最先呈现400ms的注视点，接着400ms的空屏，然后句子逐词开始呈现。每屏材料呈现400ms，中间间隔200ms的空屏。句子呈现完后，要求被试给每个句子的语义合理性进行评分。  

4. 脑电数据记录与分析    

实验仪器为Brain Products公司的EEG和EOG记录系统。数据分析主要使用EEGLAB和ERPLAB工具包以及Matlab自编函数。如图2所示，记录符合10-20系统的30个头皮电极。脑电数据在线记录时以左侧乳突为参考，离线分析时转换为双侧乳突平均参考。采样率为1000 Hz，滤波带通为0.02~30 Hz。脑电数据分段时窗为关键词呈现前200ms到其呈现后1000 ms, 并对关键词呈现前200 ms的数据进行了基线校正。去除眼动或头动造成的伪迹(>±80 μV)。

图2 ERPs实验中记录的30个头皮电极及N400的AOI

   

脑电数据的统计分析以平均波幅为主要指标。首先呈现了3种句子类型（实验句、高预期填充句、语义违背填充句）关键词呈现后的总平均ERP波幅。之后提取了300~500ms时窗的平均波幅，计算头皮中顶部区域6个电极 (CP3, CPz, CP4, P3, Pz, P4)平均数，作为N400效应的指标。为探讨2种GPR水平下N400效应和语义相似度之间的关系，提取所有实验句的N400波幅数据，首先进行2（GPR水平：50% VS 0%）×2（语义相似度：高 VS 低）的方差分析，随后计算N400效应与语义相似度之间的潜在相关关系。  

5. 实验结果    

如图3所示，句子关键词在300~500 ms诱发了明显的负波。综合考虑其极性、潜伏期及头皮分布，可以确认该负波为N400成分。统计结果表明N400效应在3种句子类型间差异显著（语义违背填充句>低预期实验句>高预期填充句）。  

   

   

图3 3种句子类型的总平均波形图和地形图

 

如图4所示，不同GPR水平下，实验句关键词呈现后都诱发了N400效应。方差分析结果表明，GPR主效应以及GPR与语义相似度的交互效应均显著。简单效应分析发现GPR为50%时，低语义相似度比高语义相似度诱发了更大的N400成分。而在GPR为0%时，高低语义相似度之间未发现N400效应的显著差异（见图5）。

图4 不同GPR水平下实验句子诱发的波形图及地形图

图5 不同GPR水平下实验句子N400效应统计结果  

此外，如图6所示，GPR为50%时，随着语义相似度增加，实验句子关键词所诱发的N400波幅逐渐减小，二者呈负相关。而在GPR为0%时，N400效应与语义相似度之间无显著相关。  

   

   

图6 不同GPR水平下N400效应与语义相似度之间的散点图

   

【研究结论】    

综上所述，本研究以ERP技术中的N400效应为指标，支持词汇语义特征的预期会受到全局语境的调节。具体来说，当GPR水平较高时，被试在阅读过程中会主动预期下一个词，进而预先激活其语义特征，并促进其随后的加工，并且这种促进作用在关键词与高预期词语义相似度较高时更为显著。然而，当GPR水平为0%时，被试可能更倾向于被动等待关键词的出现，不会提前预期下一个词及其语义特征，因此，不会诱发关键词的N400效应。

近期，该论文被Journal of Neurolinguistics期刊推荐入选“编辑推荐”奖(Editors’ Choice)。该奖由期刊编辑评选，旨在表彰在神经语言学领域取得重要进展，并对该领域产生深远影响的高质量文章。  

   

【文献信息】  

原文：Prediction of semantic features is modulated by global prediction reliability: Evidence from the N400 effect  

作者：Wenjia Zhang, Jie Dong, Xu Duan, Yi Zhang, Xuefei Gao, Anna Zhen, Jie Zhang, Hao Yan  

期刊：Journal of Neurolinguistics  

发表时间：2023.2  

DOI: 10.1016/j.jneuroling.2022.101109