掩蔽启动范式下汉字字音和字义激活的时间进程:来自ERP证据

杨青松，钟毅平，粟华利

（1.湖南师范大学 教育科学学院，湖南 长沙 410081；2.湖南农业大学，湖南 长沙 410128）

一、引 言

在汉字识别中，字音和字义加工的时间进程一直是心理语言学多年来探讨的问题，但目前在这个问题上仍然存在较多争议，未取得一致结论[1-2]。对此，存在三种理论观点:一种是直通观点（direct access view），该理论认为字形表征的激活直接导致字义的激活，字音在字义通达中作用不大[3-4]；第二是字音中介观点（phonological mediation view），该理论认为字形信息首先激活语音表征，然后再激活字义，字音在字义通达中起着中介作用[5-6]；第三是双通道观点（dual-route view），该理论认为在字义提取过程中直通和字音中介两条通道并存，每条通道都有机会决定字义的激活，但最终由哪条通道通达字义取决于一些不同的因素，如词频、任务要求等[7-8]。

最初，许多研究者采用行为学范式来研究汉字的字音、字义激活时间进程。有些研究发现语音先于语义激活，但是有些研究却没有发现这一点[9-11]。近来，一些研究者鉴于ERP技术高时间分辨率，开展了相应神经和心理机制的研究[12-14]。Liu等采用干扰范式（interference paradigm），发现汉字加工时间进程是依照音、义顺序进行的[13]。但是，值得注意的是:该研究只是对高频字进行研究，没有考察字频对字词识别的影响。Chen等采用启动范式并引入了字频变量，发现高频字义的激活先于字音的激活，而低频字音先于字义激活[12]。Zhang等也采用了Liu等的干扰范式，以不同频率汉字作为刺激材料，研究结果验证了Chen等的研究结果[14]。总的来说，即使采用ERP技术，所得的结果也不尽一致。一个值得注意的地方:前人研究中实验刺激的呈现都采用阈上形式。在这种条件下，个体可以对刺激进行有意识的加工，而且，各个研究的实验条件都会有所不同，这很可能导致不同研究间影响字词识别的心理加工会有不同，从而产生不同的实验结果[15-17]。

本研究拟采用掩蔽启动（masked priming）呈现汉字，并结合ERP技术，探究字音和字义激活的时间进程。在心理语言学研究中，掩蔽启动是一种常见的实验范式，它是一种探索词汇自动激活有效的研究方法，通过掩蔽的方式控制启动项目的意识水平，相对可以减少被试认知策略对汉字的字音字义激活的影响。可以说，掩蔽条件下更可能检测个体对字词自动加工的时间进程[18]。而且，有研究发现掩蔽启动与ERP技术的结合同样对字词自动加工敏感[19]。根据以往研究成果，N400对字义通达中字义加工和字音加工特别敏感，而P200对汉字识别中早期字音加工敏感。本研究也采用这两个指标，同时记录被试的反应和正确率，作为实验结果的参考。

二、方 法

1.被试

选取湖南师范大学本科生15名（8男，7女，平均年龄为21.8岁，标准差为2.7），所有被试视力或矫正视力正常，均为右利手，身体健康无神经系统疾病。被试完成实验后会获得一定报酬。实验后，1人由于正确率低于80%而被剔除数据分析，剩下14名有效被试（男女各半）。

2.实验设计

本实验为两因素被试内设计:一个因素为字频，分为高频字和低频字两个水平；另外一个因素为启动类型，分为字音相关字、字义相关字、无关控制字三个水平。

3.材料

材料分为实验材料和填充材料。

实验材料从《现代汉语频率词典》中选取高、低频目标字各20个，以及相对应的三种类型的启动字各40个，总共280个字。高频字的频次高于1 255次/百万，低频字的频次低于20次/百万。所有刺激材料笔画数均在6～12画间。由36名本科生对字义相关字组和无关控制字组的字义联系强度进行7点量表评定，并从中选取35组作为实验材料，正式实验的材料为210个启动字，35个目标字。选取字义相关字的联系强度均在5.8以上，无关控制字的联系强度在1.3以下。所选字词都不表示动物名称。

填充材料也分启动字和目标字。启动字是根据《现代汉语频率词典》选取高频和低频字各70字，共140字，目标字为表示动物的字，如“牛”、“马”等。

4.实验程序

被试戴好电极帽后坐在安静房间里的显示器前（屏幕背景颜色为灰色，刷新率为60Hz，分辨率为1 280×800），距离屏幕80cm。先在屏幕中央呈现500ms注视点“+”，接着呈现一个 500ms“#####”的前掩蔽，然后呈现35ms启动字后被一个20ms的“#####”后掩蔽取代，后掩蔽结束后呈现目标刺激1 500ms。实验任务要求被试判断目标字是否表示动物，“是”就按“1”键，“不是”就按“2”键，要求被试迅速、准确地做出反应。目标刺激呈现时开始计时，被试做出反应后目标字消失。如果超过1 500ms仍未作反应，以被试反应错误记录。一次试验结束后呈现下一个注视点“+”，开始下一个试验，实验流程见图1。正式实验前安排了30次练习，以熟悉实验程序。练习材料与正式实验材料不重复。

5.脑电记录

采用根据国际10～20系统扩展的64导电极帽，以NeuroScan ERP工作站记录EEG信号。以双侧乳突平均值为参考:在信号记录中所有电极以置于左乳突的电极为参考电极；离线分析时以置于右乳突的电极为参考电极。同时，记录水平眼电（EOG）和左眼上下眶的垂直眼电（VEOG）。滤波带通为0.05～70Hz，AC采样频率为500Hz，电极与头皮之间阻抗小于5KΩ。

6.ERP数据处理与分析

完成连续记录EEG后离线（off-line）处理数据。用NeuroScan软件校正VEOG，并充分排除其他伪迹。离线滤波的低通为30HZ（24dB/oct），波幅大于±80uv被视为伪迹自动剔除。分析时程为目标词呈现前200ms到呈现后800ms。根据已有研究结果，本研究以 P200（180～300ms）和 N400（300～450ms）的平均波幅进行统计分析。选择 9个电极（F3，Fz，F4，C3，Cz，C4，P3，Pz，P4）进入分析，之所以选择这 9 个电极是因为字音和字义相关的ERP活跃电极都聚集在这些部位。实验数据进行三因素重复测量方差分析，三个因素分别为字频（高、低），启动类型（字音相关、字义相关、无关控制），电极（F3，Fz，F4，C3，Cz，C4，P3，Pz，P4）。 方 差 分 析 的 P 值 采 用 Greenhouse-Geisser法校正，交互效应显著将进行简单效应检验。

三、结 果

1.行为数据

首先，计算正确反应条件下各个被试的反应时（具体见表1）。反应时和正确率统计分析是分开进行。

反应时进行两因素（频率和启动类型）重复测量方差分析，结果显示频率主效应极显著，F（1，17）=20.80，p＜0.01，即高频字反应时明显快于低频字反应时；其他效应均不显著，Fs＜2.44，ps＞0.05。

对正确率进行两因素（频率和启动类型）重复测量方差分析显示，主效应和交互效应均不显著，Fs＜3.32，ps＞0.05。

表1 字义任务下不同启动类型的反应时和标准差（ms）

2.ERP数据

根据以往的研究，本实验主要考察180～300ms（P200）和 300～450ms（N400）两个时间窗（最活跃 Cz电极点的波形图见图2-2）。对这两个时间窗的ERP波幅进行分析。结果如下:

在180～300ms时程。关于P200波幅，启动类型主效应显著，F（2，22）=3.68，p＜0.05。进一步分析发现，字义相关字诱发P200明显大于无关字；电极主效应显著，F（2，24）=20.21，p＜0.01。进一步分析发现，相比其他电极，在 F3，Fz，F4 上波幅最大，Fs＞2.38，ps＜0.05；频率、启动类型交互作用显著，F（2，22）=5.32，p＜0.05。事后简单效应分析表明，高频条件下，字音相关字和字义相关字显著高于无关控制字，F（2，26）=11.50，p＜0.01。频率、启动类型与电极间交互作用显著，F（4，50）=3.59，p＜0.01。事后简单效应分析表明，高频字的字音相关字和字义相关字相比无关控制字，在 F3，Fz，F4，C3，Cz，C4 电极上产生更大 P200，Fs＞5.82，ps＜0.01。

在300～450ms时程。关于N400波幅，启动类型主效应极显著，F（2，25）=9.47，p＜0.01。事后检验发现，字音相关字和字义相关字相比无关控制字波幅要小，ps＜0.05；电极主效应边缘显著，F（2，26）=3.01，p=0.06。事后检验发现 F3、Fz、C3、Cz波幅比其他电极要大，ps＜0.05；其他效应都不显著。

四、讨 论

本研究采用掩蔽启动范式，结合ERP技术考察了不同频率汉字的字音和字义激活的时间进程。行为数据和ERP数据结果都说明了字频会影响汉字识别中字音和字义的激活。

行为学数据表明高频字比低频字的反应时要短，这说明在汉字加工中，使用频率是影响字词加工的重要因素。值得注意，本研究在行为学结果上没有发现启动效应，可是脑电数据却发现启动效应，类似现象也见其他的研究[12，20]。这在一定程度上可能说明了反应时的方法在反映内在心理加工时间进程上存在一些缺陷，如外在行为反应延后性或者变异性可能促成这种结果出现。

本研究采用字义判断任务，字音相关字的字音与实验任务无关，也可作为“无关字”来判断。结果发现，相比无关控制字，高频字音相关字和字义相关字所诱发的P200波幅更大，而P200对早期语音敏感。这一现象说明了，在汉字加工早期阶段，字音不迟于字义的激活。而且，相比低频字，高频字的字音信息激活时间更早，大概在目标字呈现后200ms左右。但是，Chen 等[12]和 Zhang 等[14]发现低频字音信息比字义信息更早被激活。这种差异可能与所采用的实验范式不同有关。本研究与Zhang等[14]的研究在材料选取、无关变量控制和实验任务上都非常接近；关键不同的在实验范式，本研究采用掩蔽启动范式。由于启动词呈现的时间很短（35ms），被试在实验后报告几乎看不到启动词。这种瞬时呈现能减少或控制有意识加工，避免了被试在字词加工中有意识策略的干扰，有助于检测字词自动加工[21]。Chen等[12]和Zhang等[14]研究中启动词呈现时间（分别为140ms，200ms）和间隔时间（为 360ms和 300ms）相对较长。这就为个体采取相应认知策略提供了一定条件[22]，从而使得启动字的信息激活可能受到认知策略的影响。但是，在平常生活中，与实验场景不同，前者事件的发生很大程度上是自然的，而后者可能因场景的人为性而导致个体采取有意识策略，从而对自然加工做出相应的调整。因此，本研究通过掩蔽启动控制认知策略的影响来研究词汇识别中字音和字义激活时间进程更具有实际研究意义。换句话说，Zhang等[14]和 Chen 等[12]的结果可能更适应解释在一些特定场合，如个体根据情境特殊性有意识或无意识调整了自己自发的行为反应，而我们的研究结果可能更适应说明在一些自然情境下的汉字加工。

在N400波幅上，发现字音相关字和字义相关字都诱发了比无关控制字更小N400，而N400对字音和字义信息敏感。本实验任务为字义判断，字音相关字与目标字间不存在共同的字形部件，字义也无关联。这说明在字义加工阶段，无论是高频字还是低频字，字音信息与字义信息在刺激呈现400ms后都已被同时激活，但是不能区分谁先谁后。这一现象再一次说明字音信息不迟于字义信息的激活。这一结果与Liu等[13]的研究结果相一致。但是，他们的实验材料为高频字，本研究中不仅有高频字也有低频字。

简要来说，本研究结果发现:在200毫秒左右，高频字的字音被自动激活，然而低频字却没有发现类似现象；在400毫秒左右，无论是高频字还是低频字，字义和字音信息都已经被激活，但是不能区分谁先谁后。这些结果很可能说明了，对于高频字，先激活字音（中介）然后再激活字义；对于低频字，同时激活字义和字音。因此，本研究的结果既不支持直通模型也不支持中介模型，在一定程度却支持双通道模型的观点。

五、结 论

第一，在汉字字义加工中字频会影响字音和字义激活的时间进程，高频字的字音信息比低频字更早被激活。

第二，对于高频字，字音信息不迟于字义的激活；对于低频字，字音信息和字义信息同时被激活。

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