电化的心理语言学

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1、电化的心理语言学1.引言自1994年《心理语言学指南（第一版）》问世以来，利用电磁记录法对语言加工所进行的研究大量涌现，仅一个章节根本不可能涵盖所有的内容。而本章旨在回顾过去十年间语言心理学领域中有关事件相关脑电位（ERP）的研究，因为这些研究往往更有创意、影响更大，同时争议也更大。必须指出的是，本章仅讨论受试者为健康年轻成人的研究，因为这部分人是对婴儿、儿童、中年和老年成人以及神经或心理疾病患者的测量结果进行分析的典型基准线。同时，由于篇幅限制，有关语言感知、语言产生及语义加工自律性的研究将在以后专门探讨，因而不作为本章的讨论内容。1994年，基于大脑研究

2、语言的功能性组织所使用的非创伤性技术主要有两种，即观察脑损伤患者的行为（神经心理学）及测量ERP；而正电子扫描技术和脑磁波（MEG）技术尚处于萌芽阶段。随后十年中，新技术不断涌现，包括功能性磁共振技术、穿颅磁刺激技术、脑电（EEG）的事件相关光谱变化技术以及非创伤性光学成像技术（最新的技术述评请参见Gratton&Fabiani,2001；Gratton，Fabiani，Elbert&Rockstroh，2003）。就其神经和物理基础而言，其中三种方法密切联系，即ERP，EEG和MEG的事件相关频率变化。本文将简要分析上述三种方法的神经基础，并对后两种方法进

3、行简短评述，详细介绍利用ERP技术对语言加工进行的研究，最后重点介绍研究语言加工问题的四个主要领域，即视觉字词辨认、基础语义加工、高级语义加工，以及句法和形态。2.测量大脑活动的电磁技术2.1.神经活动与脑电图神经元之间的交互作用是大脑活动的本质。这些交互作用通过细胞膜之间的电流，即带电离子的运动实现，某一神经元中电流的方向和大小取决于与其进行交流的神经元。将记录电极放置在神经元附近可以检测到由电流的快速变化而引起的电压（或电位）的快速变化，这便是动作电位；它能够使神经元在另一个神经元附近释放神经递质。但是，在一个神经元附近放置电极会对人体健康造成极大创伤。

4、当神经递质被释放并被其他神经元接收之后，其他突触后神经元的细胞膜之间会出现电流变化。这些微小的电流变化可以以不同的方式总和，总和的方式取决于作用于目标神经元的活跃突触的数量、位置及时间，也取决于电流的方向（流入或是流出）。目标神经元可以激发自身的动作电位，减小激发速率，或者并不改变激发速率，而是对输入变得敏感或不敏感。4由突触输入所引发的活跃性的瞬间变化也可能伴随基因转录的变化，从而导致持久的神经元结构变化。无论短期或长期的结果如何，突触周围的电流正是神经信息的交换。与动作电位类似，活跃突触周围的微小电压变化也可以通过附近的电极进行记录。许多突触作用在邻近神

5、经元的活动总和（被称为场位）也可以通过一对电极测量——一个电极直接放置在神经组织上，另一个放置在稍远的位置。也许听起来不可思议，但突触电位的总和也可以通过放置在头皮上的电极在脑外进行非创伤性测量；通过这种方法所记录的不同时间的变化电压就是EEG。由于头盖骨是一个很强的电绝缘体，EEG的大小远远小于通过创伤性方法所测量的场位。与场位类似，EEG的大小和极性也取决于突触电位的数量和大小、电流是流入还是流出细胞（即，正离子或负离子的运动、突触电位的兴奋或抑制）以及突触与电极的几何位置（即，电流流向电极或远离电极，而既流向也远离电极则会导致相反的信号互相抵消；Nun

6、ez，1981）。最终，所记录的电位（或电压）由两个位置之间的差异所构成（就像电池的正负极），所以EEG的极性和空间分布取决于所选择的位置。尽管可以选取头皮上的其他位置作为参照，但最典型的参照位置是对大脑活动绝缘效果更好的一个或几个位置，如耳朵后面的厚骨头使乳突或耳垂成为理想的参照位置，再如充满空气的鼻窦使鼻尖成为理想的参照位置。鉴于头盖骨极差的电传导性，在头皮上所测量的电位一定是反映很多神经元的活动，所记录的最小信号也是大约由1000至10000个神经元所产生的。EEG信号所反映的很可能是皮层锥体细胞的活动，因为这些细胞是最大、数目最多的细胞，也因为这些细

7、胞的枝状结构是互相平行的，使每个活跃突触所产生的微小电位能够总和。2.2.事件相关脑电位本章的重点是与外部事件同时发生的脑电或脑磁活动（即事件相关脑电位，ERP）。头皮上的ERP（5-10μV）远远小于背景EEG（50-100μV），因此，通常需通过电脑平均的方法进行提取。这包括记录受到重复的概念刺激所产生的ERP。就起始时间而言，与目标刺激加工无关的（或者至少是非锁时的）神经元所产生的电压变化是无序的，因而互相抵消，记录的剩余部分便是事件相关活动。平均所需的刺激量是关于ERP峰值大小和待研究问题的函数：峰值越小，将其从其他EEG（“噪音”）中提取出来所需的

8、试验次数越多。平均的主要统计假设是：信号受平均触发器