与事件相关的潜在研究中,在异常句中所驻住的期望值与综合难度的分离

摘要

我们提出了一个协议,通过应用多次重复来分解语义异常句子中集成难度和意外性之间的相互交织因素,以提高参与者对异常句子的期望值。解关联有助于调查引出的事件相关电位 (ERP) 效应(如语言研究中的 N400)的主要贡献者。

摘要

语言研究中非正常句中自然存在意外性和语义整合困难的混淆因素,使得难以确定ERP组件的基本处理机制。与通过语料库频率或克隆概率操纵期望值的传统静态方法不同,该协议提出了一种动态方法,通过多次重复来提高参与者对很少满足的异常句子的期望值,同时维持其语义集成困难。为了解决多次重复导致的时间成本增加问题,该协议建议在呈现语义丰富、信息更加丰富的之前,只重复从异常句子中提取的严格简化的核心结构包含异常核心结构的异常句,以重新启动语义集成处理。完整的异常句子产生了P600效果。研究表明,参与者在重复后没有放弃处理异常信息,并成功重新启动了相同的语义集成困难。重要的是,具有代表性的实验结果表明,由于后续的重新启动的语义整合困难,多次重复引起的N400效应的衰减效果并未得到恢复。它建议,衰减的N400效应应主要归因于通过多次重复提高对异常信息的期望值。实验结果表明,该方法在保持语义整合难度的同时,能有效提高受试者对异常句子的期望值。

引言

语言学家广泛使用异常句子来研究正常语言的在线认知处理。例如,在与事件相关的电位 (ERP) 研究中,有语义异常的句子(例如,"他用袜子铺开暖面包")被报告引起 N400 效果 1(但也看到一些其他研究报告语义 P600 效果)^2,3),而句子有句法困难或异常(例如,"妇女说服回答门...")被报告引起P600效果4,5。这些电生理成分被广泛用作研究从语言的不同方面(如语法和语义)处理信息的正常时间过程的可靠指标。

异常句在理解过程中给语义集成处理带来很大的困难。然而,诸如意外性(即任何异常表达自然是意外的表达)等混杂因素使得很难确定由异常句子引起的观察效果背后的真正认知过程。例如,如果 N400 效应是由异常句子引起的,则不清楚它是否是由意外性^6、7、8或综合难度 1、9、10 引起的。.

要确定是期望还是语义整合困难导致了电生理效应,我们需要分离这两个因素。传统上,期望值通常用语料频率(在单词研究中)或凝固概率(在句子研究中)来衡量。在传统实验中,操纵期望的广泛应用方法是选择期望值高和低分的刺激物,形成预期组和意外组。该方法能有效地操纵期望值,并产生了丰富的有见地的效果。

但是,作为操作期望值的静态方法,它有一个限制:预期组和意外组很难具有相同的语义集成困难。通过这种操作,为预期组和意外组选择的刺激必须不同;因此,当我们使用不同预期值或克隆概率的不同刺激来操纵期望值时,语义整合难度会发生变化。虽然我们可能会发现出乎意料的但合理的表达(即,由可以成功集成到合理消息中的单词组成的意外表达式),但这些意外但合理的综合努力是可能的表达式不同于普通表达式所需的表达式。如果不控制差异,大脑反应的显著差异可能会随之而来,因为明确的证据表明,对意外但合理的新隐喻表达的整合处理触发大脑反应的方式大不相同从那些由传统隐喻^{触发11,12。}

为了解决这个问题,我们提出了一种新的方法,在努力保持语义整合难度的同时,动态地提高参与者对异常句子的期望值。具体来说,我们很快使参与者熟悉不熟悉的异常句子,从而通过多次重复提高他们的期望值。重要的是,多次重复不会改变刺激本身;因此,语义上异常的信息本身保持不变(即,关键词仍然无法成功集成到上下文中)。

但是,在了解到异常信息无法成功集成到以前的上下文后,大脑可能会放弃集成(即,集成处理可能不存在,因此不存在集成困难)。因此,本协议建议首先重复从异常句子中提取的核心异常信息,然后使用包含相同异常信息的完整异常句子作为语义丰富的这种核心异常信息,在重复条件下启动新的语义集成处理。在语义丰富完整的异常句中相同的异常信息,以及启动的新语义集成处理,我们假设异常信息在完全中触发的语义集成困难多次重复后的异常句子应与重复前异常信息触发的句子几乎相同(无论重复期间语义集成处理的状态如何)。因此,我们假设语义丰富的完整异常句子中的语义整合难度因素在重复后与相应简化的核心结构相同,但期望值大大提高。

基于这些假设,我们比较了语义丰富的完整异常句子引起的 N400 效应,这些句子包含重复的核心异常信息,以及新达到的完整异常句子引起的重复的核心异常信息,以调查主要贡献者,这引出了ERP效应。工作假设如下:根据以前的研究,N400效应会因重复而显著减弱。在衰减 N400 的基础上,如果新启动的相同异常信息的语义集成导致衰减的 N400 效果恢复到与新满足的异常信息中包含的相同类型异常信息引起的水平类似异常句子无重复,说明语义整合难度是引出的N400效应的主要贡献者;否则,它表明,意外是主要贡献者。

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研究方案

本议定书经清华大学机构审查委员会批准。

1. 刺激性建筑

1. 为重复组和非重复组构造关键异常句子
   1. 为构建异常句子(不少于 40 个)准备足够数量的正确句子。例如,"这两个组件由离心装置分隔。尽量只使用没有感情的句子。
   2. 根据正确的句子构造异常句子,然后将一半分配给重复组,一半分配给非重复组。
      1. 例如,将句子"这两个分量由离心装置参与"分配给重复组,将"这两个分量由离心装置分段"分配给非重复组。确保两组异常句子在合理性、违规类型和长度等要素上具有很强的可比性。
   3. 将所有异常句子与一组正常句子(即无整合困难的句子)随机混合,形成正常和异常句子的列表。
   4. 邀请一组以英语为母语(不少于 30 人)的人使用 1-7 分的刻度对异常句子的可接受性进行评分,高价值表示高可接受性。
   5. 根据可接受性分数选择足够多对适当的异常句子(不少于 35 个)作为刺激。异常句子的可接受性应尽可能低(例如,分数低于2)。确保两个异常句子组在可接受性评分上没有显著差异(建议重复测量方差分析)。
2. 为这些关键的异常句子准备相应的刺激,以便重复
   1. 对于重复组,从完整异常句子中提取核心异常元素,以形成用于重复的核心结构(例如,用于研究 N400 效果,提取导致语义不协调的核心元素)。
      1. 确保只保留最简化的核心异常元素(即删除与引起要研究的效果无关的任何信息)。例如,仅提取语义异常的核心结构"组件被参与..."从完整的异常句子"这两个组件被离心装置参与。
   2. 对于非重复组,更改核心结构,使其不同于从完整异常句子中提取的,以防止重复完整异常句子中包含的异常核心结构(即,准备用于重复的不同核心结构)。
      1. 例如,在从非重复组中的关键异常句"这两个组件被离心设备分号"中提取核心结构"组件分号"后,替换中的关键字"分号"。提取的核心结构与另一个单词,如"差异"(即,使用"组件是差异..."...而不是"组件被分号化..."用于重复组)。
   3. (可选小修改)对提取的核心结构(例如,时态或单数/复数形式)稍作修改,但确保新结构仍能产生与相应完整异常句子相同的效果。
      1. 例如,异常核心结构中的过去时态和复数形式可以进一步更改为现在的时态和单数形式:"分量是部分的..."而不是"组件被参与。
         注: 次要修改步骤是可选的。强烈建议用于重复的提取异常核心结构与异常完整句子中的核心结构具有相同的形式和顺序。小修改的目的是防止参与者将核心结构记忆为一个单元,以便异常完整句子的后续呈现可以更好地重新启动语义集成。此协议选择应用少量修改。
   4. 在重复组和非重复组中为每个提取(和修改)核心结构构造填充短表达式。例如,硬币和引入一个正确但相似的填充表达式"组件是混合的..."对于异常核心结构"组件是参与的..."在重复组中。
   5. 类似地,硬币和引入另一个正确但相似的填充表达式"组件被发现..."对于异常核心结构"组件是差异的..."在非重复组中。
      注:填充器的简短表达式的引入有两个目的:(i) 平衡异常核心结构的正确性,以及 (ii) 作为观察不同重复阶段可能引起的影响的基准(例如,N400 效果在第一次,第五次或第十次重复),因为即使是正确的刺激也可能受到多次重复的影响。

(a) 语义丰富的完整异常句子及其前面的核心结构的例子
	重复的核心结构	语义丰富 完整句子
控制		这两个部件由离心装置分离。
重复组	* 组件是参与的...	• 这两个组件由离心装置参与。
非重复组	* 组件是差异的...	• 这两个组件由离心装置分号。
(b) 重复部分简化的核心结构示例
	难以置信的表达式	可理解的表达式
对于重复组	* 组件是参与的...	组件是混合的...
对于非重复组	* 组件是差异的...	组件被发现...

表1:刺激实例:完整的句子和简化的核心结构。表的上半部分显示完整句子(在对照组中,重复的异常句组和未重复的异常句组,分别)的完整句子部分及其相应的异常核心的示例在重复部分中使用的结构;表的下半部分显示异常的核心结构及其在重复部分中看似合理的填充物短表达式。

3. 构造填充句
   1. 准备足够的填充句来丰富句子类型,并确保正常句和异常句在数量上是平衡的。
   2. 从填充句中选择一些正确的填充句(基于重复组中所有关键异常句子的数量),并为每个选定的填充句创建重复部分,其创建方式与创建重复相同关键异常句子的部件:从每个正确的填充句中提取核心结构,并为此核心结构创建相应的短填充表达式。
      注:在每个正确的填充句之前引入重复部分,以避免暴露关键异常句子(在它们之前也有重复部分)。在此步骤之后,有两种类型的完整句子:前面重复部分的句子(包括所有关键句子和选定的填充句,前面是重复部分),没有前面的重复部分的句子。

2. 刺激性介绍

1. 重复部分的演示
   1. 以随机方式将提取的核心结构及其正确的填充表达式(见表 1b)一起显示特定次数(例如 7 次)(参见图 1中的重复部分)。
2. 语义的呈现,重新引发完整的句子
   1. 在其相应的重复部分之后,直接显示完整的异常句子(参见图 1)。
      注:重复部分和完整句子(例如深蓝色与深绿色)的不同颜色有助于参与者区分这两个部分。
   2. (可选修改)如果研究者只关心完整的句子部分的结果,那么短表达式可以作为一个完整单元来表示以节省时间。

图1:刺激图解的图解。图的上半部分显示呈现重复部分的流程图及其相应的后续完整异常句子,下半部分的左侧显示显示每个简短表达式的详细方式,右侧显示下半部分显示每个完整句子的详细呈现方式。请点击此处查看此图的较大版本。

3. 重复部分和完整句子部分的任务设置
   1. 为重复部分中的每个核心结构提供一个任务,以保持参与者的专注,例如,合理性判断任务(或要求参与者对不同核心结构做出不同响应的类似任务,例如,判断是否具有合理性表达式以前已给出)。
   2. 为以前相关研究(例如合理性判断)中广泛使用的完整句子部分选择任务,以便结果可以与以前的研究结果进行比较。
4. 整体刺激组织
   1. 仅在异常句后显示每个重复部分(及其相应的后续完整句子),并在正常句子之后呈现另一个完整的句子(无论是正常还是异常)(参见图2)。
      注:这有两种方式有用:(i) 向学员提供合理的解释,说明为什么某些句子前面有重复部分,而其他句子则不,例如,研究人员可能会解释,只有不正确的句子后面会有重复部分而一个正确的句子将有权绕过重复部分,并直接跳到另一个完整的句子;(二) 避免单调,从而帮助参与者保持专注,使实验更有趣。

图2:每个块的刺激组织。此图显示每个块中所有异常完整句子(及其相应的重复部分)和正确、完整的填充句(不含任何前面的重复部分)编程的总体流程图。这个数字是黄等人14日经许可通过的。请点击此处查看此图的较大版本。

3. 实验准备和电生理记录

1. 招募母语人士,具有正常或矫正的视力和相同的手感(爱丁堡手感测试可用于选择^{参与者13)。}参与者应无神经或精神疾病,不应服用任何影响中枢神经系统的药物。
2. 确保参与者在测试前两个月内没有前发或染发史。确保在规定年龄范围内男女参与者人数平衡。
3. 在实验前告知参与者有足够的睡眠和休息。在参加实验时,确保他们处于健康状态(没有咳嗽、发烧、头痛等)。
4. 学员到达实验室后,向学员介绍实验中使用的设备和材料、实验过程、实验任务和时间成本以及要求(如运动和眨眼等)),以帮助学员对整个程序有基本的了解,并消除不必要的顾虑。
5. 如果参与者对实验没有进一步的问题或担忧,并同意参加实验,请要求学员填写爱丁堡手感查询表。确认所有参与者具有相同的手感。
6. 向学员提供知情同意表,并要求学员仔细阅读。如果参与者对内容有疑问,请提供必要的解释。在参与者理解并同意所有内容后,请学员在指定地点签署表格,然后继续下一步。
7. 指导学员在实验室中正确清洁头部和干燥头发。在等待参与者时,准备好所有实验材料。
   注:实验材料的制备取决于特定记录系统的要求。
8. 请学员舒适地坐在进行实验的会议厅的椅子上。
9. 清洁前额(例如,左眼下的电极 Fpz、Fp1、Fp2、Af7、Af8))上相应电极(例如,左眼(例如,垂直电学 [VEOG] 电极))的学员皮肤(例如,右眼外孔(例如,用于水平电学 [HEOG] 电极),以及左右乳骨骨周围(例如,Tp9 和 Tp10 的电极,将用作离线的新参考)与面部磨砂和棉签。
   1. 轻轻擦洗皮肤,不要使参与者感到不舒服,但也确保去除死皮细胞和其他物质,如化妆品。
      注: 电极的分布可能因使用的盖而异。请按照正在使用的盖子上的电极分布或国际 10-20 电极放置系统的指导,在上述区域找到相应的皮肤清洁位置。
10. 将带有电极的弹性盖放在参与者的头上。确保盖上的电极 Cz 位于头部的顶点处,并且盖具有左右对称性,中间线电极位于头部的中线上。
    注:如果电极未固定在盖上,则遵循国际 10-20 电极放置系统,放置在参与者的头皮上
11. 让电极记录眼部运动,并做好固定。用导电凝胶填充两个独立的HEOG和VEOG电极,分别放在右眼外部和左眼下方,并用胶带固定。
    注:如果系统不需要导电凝胶,请跳过凝胶填充步骤。
12. 将表带固定在下巴下方,以防止相邻电极在实验过程中移动。表带不应太紧或太松。将盖/电极连接到记录系统。
13. 将所有电极的阻抗降低到低于 ERP 研究广泛应用的阻抗阈值的水平(通常低于 5 kΩ 或 10 kΩ)。可以按照以下方式执行此操作。
    1. 将记录软件切换到阻抗监控接口。
    2. 从接地 (GND) 和参考 (参考)电极开始。
    3. 将含有导电凝胶的注射器的钝尖针穿过电极和毛发的眼孔,直到其到达头皮的皮肤,推动注射器柱塞将小剂量的导电凝胶注射到皮肤上,直到凝胶连接金属 ci电极和皮肤上的角质。
       注意:小心不要注入过多的凝胶,以防多余的凝胶连接相邻的电极;如果系统不需要导电凝胶,请跳过此步骤,但按照系统的要求操作。
    4. 检查显示器上以不同颜色显示的实时阻抗电平,直到阻抗降至阈值以下。
       注:如果阻抗降低非常缓慢,可以通过用棉签(或钝针尖)轻轻按压凝胶来加快工艺速度,使凝胶能够更好地与皮肤接触,或者与棉签(或注射器)做圆,而无需移动。头皮上的尖端。
    5. 准备好接地电极和参考电极后,用同样的方法处理其他电极。
       注意:请记住,阻抗还原过程绝不应使学员感到不舒服。在准备电极时,启动并保持与参与者的对话是很有帮助的。
14. 要求学员为实验做好准备。告诉参与者放松,但也尽量避免在实验期间过度眨眼和身体运动。
15. 向学员通报重复部分中的任务(即,在看到提示"..."跟随每个核心结构)和主句部分的任务(即判断完全异常的合理性)时判断核心结构的合理性句子看到提示"？？" 后每个句子),并要求参与者在实验中作出相应的反应。
16. 在实验开始之前,明确告知参与者,不正确的句子后跟一个重复部分,另一个完整的句子(可能是正确的或不正确的)正确的句子。
    注意:这有助于引导参与者注意重复部分和它之前的句子之间的关系,而不是随后的完整句子。
17. 启动刺激演示程序,让学员练习练习部分。
    注意:确保实验中包括的所有类型的刺激都出现在本练习单元中。
18. 开始正式的实验会话并记录电生理信号。将所有刺激分成不同的块,以便参与者可以在每个块之间休息约 10 分钟。
19. 在录制过程中监视录制系统。如果出现任何问题,请暂停实验和录制,直到问题得到妥善解决。
20. 保存记录的电生理数据,并帮助学员取下盖子。指示参与者洗去皮肤和头发上的导电凝胶。
21. 向学员提供奖励,并感谢参与者的参与。

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结果

本协议用于我们最近的一项研究,以调查N400效应是否反映了语义集成^处理14。如表2所示,该研究中使用的刺激物是中文的。

(a) 重复部分简化的核心结构示例
	难以置信的表达式	可理解的表达式

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讨论

实验结果与意义
在重复部分,结果表明N400效应变得越来越小,直到几乎不存在。显著衰减的N400效应证明,多次重复对N400的振幅有显著调节作用。但是,此部分的结果无法显示 N400 是否实际受到期望值变化或语义集成的影响。衰减的N400效应仍可以有不同的解释。一种解释是,期望有助于N400的衰减,因为多次重复提高了参与者对异常表情的期望值。这表明N400索引预期而不是语义集成困难。?...

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材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
BrainAmp DC amplifier system (Brain Products GmbH)	Brain Products, Gilching, Germany		BrainAmp S/N AMP13061964DC Input 5.6DC=150mA Operation 7mA Standby
Easycap (Brain Products GmbH)	Brain Products, Gilching, Germany		62 Ag/AgCl electrodes with a configuration of the international 10–20 system of electrode