句子加工中的语义P600效应

摘要　句子加工领域的研究中，一般认为，N400效应与语义加工有关，句法违反通常引发P600效应。然而近年来一些研究发现，句子语义违反时也引发了P600效应，即语义P600效应。对语义P600效应的诱发原因及其功能意义，目前有三种代表性的解释：监控说认为，P600效应是由语言理解过程中的认知冲突引发的，反映了认知监控系统对可能出现的加工错误的检测与解决；而非句法中心动态模型认为语义P600效应反映的是句子理解过程中两条通路之间出现冲突时的持续分析；扩展的论元依赖模型则用新的句子加工模型来解释语义P600效应，认为语义P600效应与句法违反引发的P600效应产生于句子加工的不同过程。

关键词　语义P600效应；监控说；非句法中心动态模型；扩展的论元依赖模型

分类号　B842

在句子加工过程中，当我们看到或听到一个词时，会自动化地通达心理词典中对应的词条，从而至少得到两类信息：词义；词的句法角色(主语、宾语等)和题元角色。题元角色(thematic roles)的本质是语义的，指句法结构中各部分与谓语动词间的语义关系。句子解释的目的就是将题元角色指派给句子中的词或短语―淮对谁做什么(who is doing what to whom)。常见的题元角色主要有：施事者(agent)，指动作的发起者，通常是有生命的名词；客体(theme)，指具有特定位置或位移的物体；接受者(recipient)，指接受客体的一方。通常还将受影响的客体称为受事者(pafient)。题元角色和句法角色并不总是一一对应的，如在“妈妈融化了冰”和“冰被妈妈融化了”两个句子中，虽然各名词的句法角色不同(“冰”在前句中为宾语，在后句中为主语)，然而其题元角色是不变的(“冰”在两个句子中均为客体)，因为它相对于动词的语义关系没有变化(顾阳，1994)。

加工系统根据动词的特性将题元角色指派给句子的各部分，具有题元角色的名词短语叫做论元(argument)。题元角色指派主要依赖动词的论元结构(argument stmcture)。例如，“give”的论元结构是“AGENT gives THEME to RECIPIENT”。那么，加工系统会根据这一结构为各名词短语指派题元角色(Harley,2001)。

人们如何能在短时间内整合词汇、语义、句法等各方面的信息，快速进行题元角色指派从而正确理解句子?这是一直以来困扰心理语言学家的问题。以往关于句子理解的行为学研究主要围绕着两种句子理解模型来展开。一是系列的句法加工优先模型(syntax-first Model)。该模型认为，在句子加工过程中，首先有一个阶段是独立的句法加工过程，之后才开始处理词汇、语义等信息(Frazier&Foder,1978；Frazier,1987)。另一个是交互的制约满足模型(constraints-satisfactionModel)。该模型认为，在句子加工的最初阶段，句法、词汇、语义等信息就存在交互作用(McClelland，St John，&Taraban，1989；Trueswell，Tannenhaus，&Garnsey,1994)。由于行为学方法的限制，这两种模型之间的争议长久以来得不到解决。

近年来，随着认知神经科学研究的进展，许多新的技术已被用来更直接地考察句子加工脑机制的问题。在这些新技术中，事件相关电位(ERP)由于其考察认知加工过程具有较高的时间分辨率，从而得到了广泛的运用。Friederici基于一系列句子加工的ERP研究，提出了句子理解的三阶段模型。她认为，句子的加工过程可以分为三个阶段：第一阶段是加工词类范畴信息，反映了早期句法结构的构建过程；第二阶段是语义信息和词素句法信息的加工；最后一个阶段是整合各种类型的信息，最终形成对句子的理解(Friederici，2002；Friederici&Weissenborn，2007)。

句子加工的三阶段模型发展了句法加工优先模型，但依然强调句子加工的开始阶段句法加工的优势作用。一些研究结果也支持了该模型的观点(徐晓东，刘昌，2008)，然而近年来研究者发现的语义P600效应却是这一模型所无法解释的，因此语义P600效应的研究对于深入认识句子加工的机制具有重要的理论意义。本文旨在综述近年来句子加工领域备受关注的语义P600效应的理论解释。下文中，我们首先介绍传统的语义N400效应和句法P600效应，然后介绍近年来发现的语义P600效应及其理论解释。

1　N400和P600效应

在语言认知领域的研究中，较常用的ERP指标有反映语义加工的N400成分和反映句法加工的P600成分。

N400成分由Kutas和Hillyard(1980)发现，通常被认为与词汇一语义整合有关。实验中向被试逐词呈现句子，当句尾词与句子的意义不能整合时，出现N400效应，即旬尾词呈现400ms左右，在中、后部脑区出现一个波幅最大的负成分。Kutas和Hillyard所采用的语义违反范式被后来的很多研究者采用。成为研究语义加工常用的范式。N400效应的波幅与关键词在句子情境中的可预期性有关，关键词越不可预期，N400效应的波幅越大。如句子“He spread the warm bread withsocks，”中的“socks”由于与整个句子的语义情境不符，很难预期，从而引发了更大波幅的N400效应。

P600成分是由Osterhout和Holeomb(1992)发现的，其潜伏期通常在刺激呈现后的600ms左右，持续几百毫秒，头皮分布较广泛，最大波幅位于中央项区。P600效应通常出现在句法加工异常时，因此被认为反映了句法的加工，特别是句法再分析过程。例如，当阅读花园路径句“Thebroker persuaded to sell the stock was sent to jail，”时，人们首先把“persuaded”分析为谓语动词，然而介词“to”的出现说明这种分析是不合理的，于是加工系统需要进行再次分析，将“persuaded”分析为过去分词做定语修饰前面的名词短语，从而正确理解了句子。研究发现，在上面花园路径旬中的解歧词“to”上表现出明显的P600效应。

2　语义P600效应的发现及理论解释

传统观点认为，N400效应与语义加工有关，而句法违反通常引发P600效应。然而近年来，句子加工和ERP成分之间这种清晰的、一对一的关系被打破。一些研究发现，当句子语义违反时也出现了P600效应(Kuperberg，Simikova，Caplan，&Holcomb，2003；Kolk，Chwilla，van Herten，&Oor,

2003；Hooks，Stowe，&Doedens，2004；Kim＆Osterhout，2005)。这一现象的发现，不仅使研究者要重新解读P600的意义，也使得原有的句子加工的一些模型受到了很大的挑战，因为这些模型几乎都将P600看作是句法加工的指标。下面。我们首先介绍关于语义P600效应最早的几篇研究。

Kuperberg等(2003)考察了英语母语者加工两种不同的语义违反句的脑电差异。第一种语义违反旬是将正确句“Every morning at breakfast theboys would eat……”中的主语替换为非生命性的“eggs”，从而构成题元角色生命性违反(thematicrole animacy violations)，第二种语义违反句则是将正确句中的动词替换为“plant”，该动词和之前的语义情境不一致，从而构成非题元角色语用违反(non-thematic role pragmatic violations)。这两种语义违反的句子句法都是正确的。但是语义不正确。结果发现，语用违反引发了N400，而生命性违反则引发了通常出现于句法违反中的P600效应，即本文所说的语义P600效应。

在Kuperberg等人发现语义P600之后，Kim等(2005)的研究以及两篇荷兰语的研究(Kolk，Chwilla，van Herren，&Oor,2003；Hoeks，Stowe，&Doedens，2004)也得到了类似的结果。例如，Kolk等(2003)研究发现，被试在加工荷兰语的语义违反句“De vos die op de stropers joeg sloopdoor het bos(The fox that hunted the poachersstalked through the woods)”时，关键动词处出现了P600。

语义P600效应的出现为研究者提出了一些问题。首先，引发P600效应的语义违反与引发N400的语义违反(以下简称语用违反)有什么不同?从以上各研究的材料可以发现，引发P600效应的语义违反均为题元角色违反(以下简称题元违反)，即论元的题元角色出现异常，通过题元角色的重新指派，可以把这些语义违反句变成语义合理的句子。如句子“Every morning at breakfastthe eggs would eat……”中，加工系统先给“eggs”指派了施事者的题元角色，然而动词“eat”出现后，初始题元角色指派在语义上是不合理的。若将施事者改为受事者，句子语义就是合理的了。由此看来，题元违反与语用违反的区别在于是否可以通过题元角色的重新指派而使句子变得合理。那么是否所有的题元违反句都可以引发P600效应?

其次，题元违反本质上是语义的，而一般认为P600成分反映的是句法修复或句法再加工。那么，题元违反为什么会引发P600效应呢?两种P600效应是否本质相同?P600的功能意义又是什么?

研究者对这些问题进行了进一步的研究，并提出了各种理论来解释语义P600效应。其中，最具代表性的有三种解释：监控说、非句法中心动态模型和扩展的论元依赖模型。这三种观点都对句子加工的句法优先模型提出了质疑，认为句子的加工并非句法表征优先，P600是由不同表征之间的冲突引发的。然而，这些理论在解释语义P600效应的产生原因以及P600的功能意义方面观点并不一致。

2.1　监控说

监控说认为，P600并不是反映句法再分析的，语义P600效应和句法违反所引发的P600效应本质相同，两者都是由语言加工中出现的冲突引发的，这种冲突导致了加工系统对可能出现的加工错误的监测与解决。具体来说，在日常听、读时，我们经常会遇到感知错误的情况，然而我们最后听、读的结果却很少出现错误，这是由于语言感知与语言产出类似，也有监控加工在起作用。在句子加工时，当通过句法分析所形成的解释与通过词汇意义联系所形成的解释之间存着冲突时，就会引发监控加工。因此，监控说认为，P600效应反映的并不是纯粹的句法再分析加工，而是反映了更广泛意义上语言理解过程中的认知监控，即认知监控系统对可能出现的加工错误的检测与解决(Kolk，Chwilla，van Herten，&Oor,2003；Kolk&Chwilla，2007；van Helen，Kolk,＆Chwilla，2005；van Herten，Chwilla，&Kolk，2006)。

监控说提出以后，一些研究的结果支持了这种观点(Vissers，Chwilla，＆Kolk，2006；Ye＆Zhou，2008；Vissers，Kolk，van de Meerendonk，&Chwilla，2008)。例如，Vissers等(2006)考察了荷兰语句子出现词汇拼写错误时的ERP效应。结果发现，当把句子中高预期的关键词被替换为同音假词时出现了较大的语义P600效应。例如，句子"Indie bibliotheek Ienen scholieren boeken om meenaar huis te nemen (In that library the pupilsborrow books to take home)”中，关键词“boeken(books)”是高度预期的，当把它换成同音假词“boekun (bouks)”时，引发了更大波幅的语义P600。而在关键词低预期条件下，例如，句子“Dekussens zijn opgevuld met boeken waardoor zehard aanvoelen(The pillows are stuffed with bookswhich make them feel hard)”中，同音假词“boekun(bouks)”却只引发了N400效应。研究者认为，高预期条件下，加工系统一方面试图接受同音假词，另一方面试图拒绝，这种冲突引发了P600效应。该研究中，正字法违反同样引发了P600效应，支持了监控说的观点，即P600效应并不局限在句法领域，而是由于认知冲突引发的。

Ye等人(2008)的研究也发现，个体的控制能力可以预测其句子加工的ERP模式。研究者首先通过颜色stroop任务将被试区分为低控制能力组和高控制能力组，然后将汉语的句法结构分为简单的“把”字句结构和复杂的“被”字句结构，考察两组被试加工两种(“把”字句与“被”字句)句法复杂性不同的题元违反句的ERP模式。各实验条件的例句如下：

a　主动合理句：民警把小偷拘留在派出所。

b　主动不合理旬：小偷把民警拘留在派出所。

c　被动合理句：小偷被民警拘留在派出所。

d　被动不合理旬：民警被小偷拘留在派出所。

研究结果发现，高控制能力组加工句子d时表现出一个持续的正成分，并可以分为350～600ms时间窗口的早期正成分以及晚期的P600效应；而加工句子b时，在350～600ms引发了前侧负成分。低控制能力组的ERP模式则不受句法复杂性的影响，所有不合理句的加工均在350～750ms表现出持续的正成分。虽然低控制能力组的持续正成分没有明显表现出早期正成分和P600的界限，但研究者认为，它与高控制能力组的持续正成分一样，都反映了认知控制系统对冲突的检测和解决，从而支持了监控说的观点。

监控说将P600效应的功能意义界定为认知监控系统对可能出现的加工错误进行监控与解决，这确实能够很好地解释为什么题元违反或正字法违反会引发P600效应。然而，由于其对P600效应的解释过于广泛，使其在解释其他一些研究结果时略显不足。一些研究者发现，并不是所有句子加工的冲突都会引发P600效应。例如。被试在加工“Jill entrusted the recipe to platforms beforeshe suddenly disappeared，”这种类型的语用违反句时，对介词“to”后面出现名词的预期与单词“platforms”之间出现了冲突，但结果只引发了N400效应，而没有引发P600(Ainsworth-Darnell，Shulman，&Boland，1998)。很显然，监控说将所有的句子加工中的冲突都与P600联系起来，这种观点过于绝对。

2.2　非句法中心动态模型

非句法中心动态模型认为，句子加工有两条相互独立又相互作用的通路，P600反映的是不同通路加工结果之间的冲突所引发的持续再分析过程。

先前的语义P600效应研究似乎都可以通过题元角色的重新指派变成合理的句子。那么，这种题元角色的可修复性是否是语义P600效应出现的必然条件呢(即只有题元角色可修复时才会引发P600效应)?Kuperberg及其同事对此进行了进一步的探讨，将他们先前研究(Kuperberg，Sitnikova，Caplan，＆Holcomb，2003)中的实验材料加以改进，设置了两种语义违反：可修复的违反，如“Every morning at breakfast the eggs wouldeat……”；不可修复的违反，如“To make gooddocumentaries cameras must interview……”。结果发现。与控制条件的正确句子相比，两种违反旬都引发了P600(Kuperberg，Caplan，Simikova，Eddy,&Holcomb，2006)。由于在不可修复违反中，主语“cameras”既不能作为动词“interview”的施事者，也不能作为受事者，但依然引发了P600效应，因此这种题元角色的可修复性并不是引发语义P600效应的必要条件。

Kuperberg等人的另一个研究则说明，即使主语和动词并无语义上的联系，语义违反句(例如，“Every morning at breakfast the eggs wouldplant……”)也可引发明显的P600效应(Kuperberg，Kreher，Sitnikova，Caplan，&Holcomb，2007)。研究者认为，虽然主语和动词之间语义不相关，但是由于主语违反了动词的生命性限制，导致了P600效应的产生，因此生命性可能是语义P600效应出现的关键因素。然而。其他一些语义P600效应的研究中的题元违反旬也同样存在生命性违反，但并不是所有生命性违反句都会引发P600效应(例如，Kim＆Osterhout，2005，Experiment2)。综合以上研究结果，Kuperberg(2007)认为，生命性在加工动词和论元之间的题元关系时起着关键的作用，但生命性违反并不一定会引发语义P600效应。

Kuperberg(2007)综述了关于语义P600效应的一系列研究，讨论了六个可能的诱发因素：题元角色可修复性；动词和论元之间的语义联系：生命性；合理性(Plausibility)；任务；语义情境。她认为，这几种因素都无法单独引发语义P600效应，而只能增加语义P600效应出现的可能性，语义P600效应可能是由于几种因素联合作用的结果。

Kuperberg(2007)不仅分析了可能影响语义P600效应出现与否的因素，还对以往的句子加工模型进行改进，提出了句子理解的非句法中心动态模型(non-syntactocentric dynamic model)，试图将语义P600效应和以往的关于句子理解的观点整合起来。

该模型认为，句子的加工至少有两条并行的通路。第一条通路是基于语义记忆的通路(semantic memory-based stream)，该通路负责处理句子实词之间的语义关系，并将之与语义记忆中储存的信息相比较。当句子语义违反时，会出现N400效应。第二条通路是联合通路(combinatorial streams)，联合通路不仅对词素句法信息敏感，而且对生命性等语义－题元限制敏感。当联合通路中题元加工的分析结果与句法加工的分析结果之间不相符时，联合通路就会进行持续的分析，从而表现为P600效应。例如，在阅读题元违反句“Every morning at breakfast theeggs would eat……”时，人们基于主语的生命性信息和动词的生命性限制，把句子理解为“每天早饭吃鸡蛋”，基于语义记忆的世界知识信息的语用加工也将句子理解为“每天早饭吃鸡蛋”，而基于句法信息的分析结果则是“每天早饭鸡蛋吃”，两条通路的三种分析之间出现了冲突，从而导致联合通路的持续分析，这种持续分析在ERP上就表现为P600。基于语义记忆的通路与联合通路之间既是并行的，同时又存着着交互作用(Kuperberg，2007)。

非句法中心动态模型是在以往句子理解模型上发展起来的。如Friederici的句子理解三阶段模型认为，句子理解过程可分为句法加工和语义加工，两种加工在句子加工的中后期会有交互作用。Kuperberg将其中的句法加工通路发展为联合通路，认为其不仅处理词素句法信息，还对语义一题元限制敏感。但是与监控说一样，非句法中心动态模型不同意句子加工三阶段模型所认为的“句法加工在句子加工过程中有优势作用”，而是认为不同通路之间是并行而又交互作用的。因此该模型被叫做“非句法中心”动态模型。

与监控说相比，非句法中心动态模型认为，P600效应反映了联合通路的持续分析，而不是反映广泛意义上的认知监控的作用，这使得非句法

中心动态模型既能解释以往的句子加工研究的结果，也能解释语义P600效应的出现。然而，非句法中心动态模型对于不同通路之间关系的论述略显简单。不同通路之间究竟是如何并行而又交互作用的?它们的时间进程如何?该模型并未详细地阐述这些问题，因此还需要进一步地完善。

2.3　扩展的论元依赖模型

扩展的论元依赖模型(the extended ArgumentDependency Model)是由Bornkessel等人(Bornkessel&Schlesewsgy,2006；Bornkessel-Schlesewsky&Schlesewsky,2008)提出的句子加工的理论。

扩展的论元依赖模型将句子加工分为三个大的阶段。其中，第一阶段负责处理词汇范畴信息，其本质是句法的。扩展的论元依赖模型与以往句子理解模型最大的不同在于，该模型认为句法的加工仅仅局限在句子加工的第一阶段，即词类范畴信息的加工，句子加工的中后期阶段是独立于句法加工的。

第二阶段是处理动词和论元之间的关系，即题元角色指派的过程。这一阶段依赖于前一阶段的词类范畴信息的加工，若遇到的词汇不是谓语动词，加工系统会根据词序、生命性等对其进行初步的题元角色指派；当加工到动词时，系统则会将初步的题元角色指派与动词的词汇特征相整合，从而最终确定哪个是施事者，哪个是受事者。如果第一阶段加工词类范畴时出现异常。第二阶段就无法进行，因为无法确定该词是否属于谓语动词。第二阶段除了以上加工过程，同时还会对词汇、句子情境、世界知识等信息进行加工，进而分析句子的语义合理性。

第三阶段分为两个加工过程，首先是将第二阶段所得到的结果与其他信息(如世界性知识信息)整合起来，这一过程被叫做“全面映射”(generalised mapping)。全面映射过程依赖于前两个阶段，前两个阶段若出现异常，就会阻断全面映射过程。在全面映射过程后，还存在一个“最终解释”(wellformedness)的过程，负责对句子形成最终的解释，这一过程则不会被前面几个阶段阻断，即使在前面几个阶段出现异常，加工者依然会对句子形成一个解释。同时，最终解释过程是与任务相关的。

扩展的论元依赖模型在解释语义P600效应时，强调语义P600效应与传统的P600效应是不同的，两者发生在句子加工的不同阶段。语义P600效应发生在第三阶段的全面映射过程，而传统的P600效应则发生在第三阶段的最终解释过程。第二阶段的所有加工过程在ERP上都表现为N400。由此可见，扩展的论元依赖模型认为，认知加工过程与ERP成分之间并不是一对一的关系，而是多对一的关系。如语义、世界性知识等的加工与题元角色指派都表现为N400，而全面映射过程和最后解释过程都表现为P600。

在一些语义P600效应的研究中，P600并不是单独出现的，而是出现在N400效应之后，即N400-P600双阶段模式。如Kolk(2003)的研究中，当被试阅读“De bomen die in het park speelden(The trees that played in the park……)”这种语义违反的句子时，关键动词处出现了N400-P600双阶段模式，且P600效应仅出现在句法合理性判断的任务中，当任务变成阅读理解时P600效应消失。扩展的论元依赖模型对此的解释是，由于动词和其论元之间没有语义联系，从而在加工语义、情境信息时出现异常，表现出N400。由于基于语义信息的合理性加工出现异常，阻断了第三阶段各种信息的整合，因此并没有出现语义P600效应。这里出现的P600效应是在最终解释阶段出现的传统P600效应，因此是与任务相关的。

综上所述，与监控说和非句法中心动态模型一样，扩展的论元依赖模型也认为P600效应并不是反映句法再分析过程。然而与两种理论解释不同的是，扩展的论元依赖模型强调语义P600效应和句法违反所引发的P600效应产生于句子加工的不同阶段，两种P600效应可能有着本质的差异。

扩展的论元依赖模型较好地解释了语义P600的几个困惑。例如，为什么有的研究结果发现的是单独的P600效应，而有的研究发现了N400-P600双阶段模式?为什么一些研究中发现的P600效应是和任务相关的?但是该模型还存在一些问题。首先，扩展的论元依赖模型无法解释为什么句法违反会引发与N400时间窗口相似的LAN(left anterior negativity)效应。以往研究表明，一些句法违反会在300～500ms引发最大波幅位于大脑左半球前部的负波(LAN)(Palolahti，Leino，Jokela，Kopra，&Paavilainen，2005；综述见Friederici，2002)，这与扩展的论元依赖模型所说的句法加工仅发生在第一阶段是相矛盾的。其次，扩展的论元依赖模型的某些观点缺乏实验支持。例如，该模型假设的认知加工过程与ERP成分之间多对一的关系，目前还没有确切的研究证据来支持。

3　小结及展望

在句子加工领域的研究中，通常认为N400效应反映了语义加工，P600效应反映了句法的再分析过程。但近期一些研究陆续发现了语义P600效应。对传统的观点形成了挑战。对于语义P600效应的诱发原因以及P600效应的功能意义，研究者提出了多种不同的理论解释。

监控说认为，P600是由语言理解过程中的认知冲突引发的。反映了认知监控系统对可能出现的加工错误的监测和解决。非句法中心动态模型认为，句子加工有两条并行又相互作用的通路，P600反映的是联合通路中题元加工与句法加工结果不一致所引发的持续的再分析。扩展的论元依赖模型则认为语义P600效应发生在句子加工第三阶段的“全面映射”过程，它和传统的P600效应产生于句子加工的不同过程。这些理论或模型为我们理解语义P600效应以及句子加工的内在机制提供了很好的视角，但也都存在着一些问题。

虽然随着ERP技术的发展，其空间分辨率逐渐提高，但由于技术本身的限制，空间分辨率依然无法和其他一些脑成像技术相比(如fMRI)。语义P600效应和由句法加工引发的P600效应是否具有共同的脑神经基础，fMRI可以更清晰地揭示这一问题。例如，Kuperberg等人(Kuperberg，Simikova，&Lakshmanan，2009)采用了fMRI技术来考察三种违反句：语用违反、题元违反、句法违反。结果发现，与控制条件相比，语用违反主要激活了左侧额下皮层前部，而题元违反和句法违反所激活的脑区大致相符，两者都激活了额叶－顶下－基底节所形成的广泛的网络。综合Kuperberg等人以前的研究(Kuperberg，Sitnikova，Caplan，&Holcomb，2003；Kuperberg，Caplan，Sitnikova，Eddy,&Holcomb，2006；Kuperberg，Kreher,Simikova，Caplan，&Holcomb，2007)，题元违反与句法违反在ERP研究中和脑成像研究中都表现出了相似的神经机制，支持了非句法中心动态模型的观点。

该研究启示我们，若能将ERP、fMRI等技术结合起来，就可以发挥各种方法的优势，从而更好地考察P600效应产生的机制，进一步加深对句子加工机制的理解。另外，未来的研究还可以将几种理论相结合，如认知监控系统对不同通路加工(语用加工、题元加工、句法加工等)的影响，或者针对扩展的论元依赖模型所假设的认知过程与ERP成分之间多对一的关系进行实验研究。

总之，语义P600效应的出现将句子加工机制的研究带入另一个阶段。如何正确看待语义P600效应，如何将其与句子加工模型整合起来，这是目前句子加工领域的心理语言学家急需解决的问题。从现有的几种对语义P600效应的解释来看，非句法中心动态模型将以前的句子加工模型加以改进，且能够得到大多数实验证据的支持，较好地说明了语义P600效应以及句子加工的机制。当然，非句法中心动态模型也需要加以完善，因为认知监控系统似乎确实对语义P600效应有着一定的影响。