暗藏玄机:大小物体词汇加工中的认知与神经差异探秘

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Cortex 3.3

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  为探究大小物体词汇加工的认知与神经差异,研究人员通过词汇判断任务(LDT)和语义判断任务(SDT)及 EEG 记录展开研究。结果显示 LDT 中大词有潜在加工优势,EEG 解码发现不同任务中大小词脑电反应有别,其受物体可抓握性影响,该研究意义重大。

  
在我们的日常生活中,物体大小是一个极为常见的视觉特征。当看到 “大象” 和 “蚂蚁” 这两个词时,我们的大脑会有怎样不同的反应呢?以往研究发现,人们在处理大小物体图片时,大脑会有不同的反应区域和神经活动,这表明物体大小在构建具体概念时起着关键作用。然而,当刺激从直观的图片变成更具符号性的文字时,大脑对表示大小物体的词汇是否也会有不同反应呢?这还是个未解之谜。

同时,行为学研究在这个领域的结论并不统一。一些研究表明,在词汇判断任务(Lexical Decision Task,LDT)中,人们对表示大物体的词汇(大词)反应更快,似乎大词存在加工优势。但也有研究并未观察到这种优势,而且这些研究都仅依赖行为学测量,无法深入了解大小词加工背后的认知和神经机制。此外,语义大小的激活是否依赖任务也有待探索。

为了揭开这些谜团,研究人员开展了一系列实验。本次研究没有明确提及具体研究机构,研究人员综合运用行为测量和脑电图(Electroencephalogram,EEG)记录技术,深入探究大小词加工过程中的认知和神经差异,同时考察这种差异是否具有任务依赖性。该研究成果发表在《Cortex》杂志上,为相关领域的研究提供了重要参考。

在研究方法上,研究人员主要运用了以下几种关键技术:一是采用词汇判断任务(LDT)和语义判断任务(Semantic Decision Task,SDT)。在 LDT 中,参与者判断呈现的字母串是否为真实词汇;在 SDT 中,参与者判断词汇是具体的还是抽象的。二是利用 EEG 记录参与者在执行任务时的大脑电活动。三是使用多元解码分析和时间泛化方法处理 EEG 数据,挖掘潜在神经差异。四是通过回归表征相似性分析(Regression Representational Similarity Analysis,RSA)探究加工不同大小物体词汇时编码的具体物体属性。研究使用的样本均为母语为中文的参与者。

下面来看具体的研究结果:

  1. 行为学实验结果:在实验 1 的 LDT 中,以参与者为分析单位时,大词的反应时显著短于小词,且准确性更高;但以项目为分析单位时,大小词反应时无显著差异。这说明大词的加工优势并不稳健,可能受多种因素影响。在实验 2 的 SDT 中,没有观察到大小词在行为反应上的差异。这表明不同任务对大小词加工的影响不同,SDT 中可能不存在大词的加工优势。
  2. EEG 实验结果:在实验 3 和实验 4 中,EEG 解码结果显示,在 LDT 和 SDT 中,190 - 250 毫秒时,大脑对大小词就有不同反应;在 SDT 中,390 - 520 毫秒时还存在额外的不同神经反应。这揭示了大小词加工在时间进程上存在差异,且部分差异具有任务特异性。通过回归 RSA 分析发现,这些大脑反应差异可由大小词所代表物体的可抓握性(graspability)解释,而非物体大小本身。这意味着在词汇加工过程中,物体的可抓握性这一属性对大脑反应起着重要作用。
  3. 实验 5 验证结果:为验证关于大词加工优势原因的假设,实验 5 让参与者分别用语音和按键两种方式进行 LDT。结果表明,在语音反应条件下,大词的加工优势减弱;而在按键反应条件下,该优势依然存在。这支持了之前的假设,即加工小词时可能与手部按键反应存在神经资源竞争,进而影响了大词的加工优势。

综合以上研究结果,研究人员得出结论:在 LDT 中,大词存在潜在的加工优势,但这种优势并不稳定;在 SDT 中,不存在大词的加工优势,说明加工优势具有任务依赖性。EEG 研究揭示了大小词加工存在早期(190 - 250 毫秒)和晚期(仅 SDT 中 390 - 520 毫秒)的神经差异,且晚期差异与早期相似,进一步证明了加工过程的阶段性和任务特异性。回归 RSA 分析指出,大小词加工时大脑反应的差异主要由物体的可抓握性决定,而非物体大小。

该研究具有重要意义。它首次全面地揭示了大小物体词汇加工过程中的认知和神经差异,明确了可抓握性是影响词汇加工的关键维度,为语义概念的加工机制提供了新的视角,表明语义概念加工存在灵活的两阶段过程。同时,提出的关于大词加工优势的新假设,为后续研究提供了方向,推动了语言认知神经科学领域的发展,有助于人们更深入地理解大脑处理语言信息的奥秘。

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