功能词与内容词加工的神经机制的研究综述
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇功能词与内容词加工的神经机制的研究综述范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要功能词和内容词的加工是认知心理学研究领域的热点之一，文章总结了有关功能词和内容词神经机制的研究成果，目的是为从事相关研究的国内同行提供一些借鉴。主要的结论是：功能词和内容词的加工方式可能不同，从而引起不同ERP成分，主要包括N280，N400和N400-700等；内容词的加工可能涉及两个大脑半球的相关脑区，而功能词的加工则可能只涉及大脑左半球的某些脑区。
关键词功能词，内容词，神经机制，ERP，fMRI。
分类号B842.1
词汇是组成语言的基本单位，在语法上，一般把词汇分成功能词和内容词两大类。功能词，又称封闭词，主要包括冠词、代词、连词等，它们的意义很抽象，但具有很强的语法功能，主要用于表达句法信息；而内容词，又称开放词，主要包括名词、动词和形容词等，意义相对具体，主要用于表达句子的意义。那么，这两类词在心理词典中的表征与加工机制是否相同呢？从20世纪80年代以来，西方的很多研究者对这个问题产生了兴趣，并且凭借不同的研究手段进行了相关的研究。本文对此进行了回顾和总结，希望给国内的同行提供一些借鉴。
1来自失语症病人的研究证据
同有关语言其它方面的研究一样，有关功能词和内容词的研究首先源自失语症病人。Bradley等发现，患布洛卡（Broca）失语症的病人在理解和产生功能词时存在困难[1]。Friederici也发现，这类病人在对有些功能词进行词汇判断时的反应很慢，这说明，功能词和内容词的加工速度可能是不一样的[2]。另外，这些病人说话时经常省略某些功能词[3]。可能的原因是，这类病人不能提取功能词[1]，或者不能通达功能词所代表的句法信息[2,4]。在最近的研究中，Biassou等发现，Broca失语症病人命名功能词的反应时比命名内容词的反应时长，并且产生更多的错误[5]；Bird等也发现，失语症病人在命名功能词和内容词时存在差异[6]。由此可见，功能词和内容词的加工可能是由不同的大脑区域控制的。
2来自行为实验的研究证据
有关正常人对两类词的不同加工的早期认识，主要来自半视野行为实验的结果，经常使用的实验任务是词汇判断，通过给被试随机呈现真词或假词，让他们判断见到的词是真词还是假词。很多的研究发现，被试对呈现在右视野的功能词的判断相对较快，错误率也相对较低，这种结果与功能词的加工与存储具有左半球优势的观点相一致；而被试对呈现在左、右两个视野的内容词判断却没有明显的差别，支持了两侧分布的假设；另外，在右视野呈现刺激时，被试对功能词的判断快于对内容词的判断[2,7,8]。从这些早期的行为实验研究可以推测，功能词和内容词在大脑中的存储与加工可能不同。最新的研究发现，命名功能词的反应时比命名内容词的反应时快，这说明，两类词的加工速度可能不一样[9]。
3来自脑成像研究的证据
随着脑成像技术的发展，很多研究者开始运用ERP（事件相关电位）和fMRI（功能磁共振成像）等技术来研究两类词的加工和表征特点，前者能够记录到大脑中的神经元对特定刺激的同步电活动，后者则可以测量大脑在加工特定刺激时的激活情况。
3.1相关的ERP研究
与行为实验所记录到的反应时和错误率相比，特定的认知加工在ERP上可以有四个维度的因变量：潜伏期（latency）、极性（polarity）、波幅（amplitude）、头皮分布（topological distribution），这些特征使得ERP技术成为词类研究的一种非常有效的手段，但是不同的研究得出的结论却不是非常一致。
Neville等首次运用ERP技术考查了功能词和内容词的加工特点[10]。他们给被试呈现英语句子，结果发现，功能词在大脑左前部引起了一个负波，该负波在刺激出现后大约280毫秒出现最大的波峰，接着功能词又在刺激出现后400到700毫秒内在左前部电极处引起一个负波。而内容词引起的则是分布中间顶部的N400。他们认为，N280是与功能词加工有关的特定的ERP成分。但后来的研究者发现，他们的实验没有匹配词频、词长与单词类别等有可能影响词汇认知加工的因素，功能词的频率相对都很高。
Nobre和McCarthy采取视觉呈现单词的方式，要求被试看到同义词就按键，他们也没有控制单词的频率[11]。结果发现，功能词和内容词在N400上有差异，内容词引起的N400的波幅大，但是没有发现N280和N400-700等ERP成分。
考虑到以前的相关研究没有控制单词的频率，King和Kutas控制了单词的词长和频率，让被试阅读含有功能词和内容词的句子[12]。结果发现，两种类型的单词都在大脑左前部引起一个负波，并且该负波的波幅会受到词长和频率的影响。他们因此称之为词汇加工负波(lexical processing negative，简称LPN)。不同的是，功能词引起的LPN的潜伏期约为280毫秒，与Neville等的N280类似[10]；而内容词引起的LPN的潜伏期约为315毫秒。另外，他们还发现两类词引起的N400没有显著的区别，可能的原因是在句子语境中，功能词也会引起被试对语义的预期。
Pulvermüller及其同事使用词汇判断任务，选用高频词为实验材料[4]。结果发现，两类词引起的早期负波N160有差别；另外，内容词与功能词在左半球的加工模式相似，而两者在右半球的加工模式不同。在160到300毫秒的时间范围内，内容词在后部电极处引起一个较大的负波。他们认为，内容词的加工涉及两个大脑半球，而功能词的加工则只涉及左半球。
Osterhaut等给被试视觉呈现结构正常或混乱的散文[13]，发现两类词引起的早期脑电成分没有显著的差别，结果与前面的研究不太一致。
Brown，Hagoort和Keurs使用荷兰语作为实验材料，让被试读故事，分别记录功能词和内容词引起的脑电成分[14]。结果发现，两种词引起了不同类型的脑电成分。在230到350毫秒的时间范围内，两类词引起的负波具有双侧前部优势，波形很相似，不受单词频率和词长的影响，但是功能词引起的负波的潜伏期短。在350到500毫秒的时间范围内，功能词在左侧额叶的电极位置引起了一个慢负波。尽管两类词在早期负波上没有多大区别，但它可能反映了加工两类词需要从心理表征中提取不同范畴的信息。这些结果表明，由于两类词在句子加工中所充当的角色不同，所涉及的认知加工也不一样。
以前的研究使用句子或散文为实验材料，优点是能够获得更接近自然语言理解的脑电成分，但是不可避免的问题是：功能词在这种情况下重复太多。例如，在Osterhaut等的实验中[13]，冠词出现了120次，介词出现了130次。当然，使用单词为实验材料可能遇到的问题是，两类词加工的区别可能只体现在句子语境中。因此，两种刺激材料都有缺点：句子材料会引起大量的重复，而单词材料又跟自然语言理解不太一样。Munte等对比了两种实验材料引起的ERP成分[15]。在单词材料中，使用词汇判断任务，要求被试只对少数的假词作出判断；结果发现，两类词都在脑的中后部引起N400，N400的波幅受到了频率的影响；在频率接近的情况下，功能词的波幅要比内容词的波幅小；而左前额叶电极位置引起的负波（N280/LPN）则只对频率表现出了一定的敏感；只有词频非常高的功能词在大脑前部引起了N400-700。在以句子为材料的实验中，所有的目标词都出现在句子中的第五位置上，中频的功能词以及内容词和非常高频的功能词都引起了N400-700；但两类词引起的N400和LPN没有差别。他们认为，功能词和内容词的加工方式是否不同还不能被现有的ERP数据所证明；另外，N400-700则有可能与功能词中某些特定的语法功能词，如指示词有关。
与众不同的是，Hinojosa等以RP（recognition potential，识别波）为指标，在假词背景下，快速给被试呈现单词，以诱发一种特殊的脑电波――RP，任务是范畴判断，让被试又快又准地判断单词所代表的意义是否为动物[16]。结果发现，两类词所引起的RP在左半球没有显著的差异。他们认为，可能是所选名词的具体性不高导致的；另一个原因是，所选的连词有一定的意义，跟假字比起来，激活了与语义加工有关的脑区。但是，在右半球发现两类词引起的RP有差异――因为功能词具有一侧化的优势。但是对这些结果作出解释的时候，应该谨慎，因为以前的很多研究都是用N280为指标来研究功能词的。
根据前面的研究，我们可以看到，两类词的加工可能会引起不同的ERP模式，那么功能词和内容词的神经机制是否与学习经验有关呢？Weber等[17]为了检验这个假设。对比了母语为英语的被试和中―英双语者加工两类词时的差别，他们按照被试的英语获得年龄把双语者分成共5个等级（英语获得年龄为1～3岁，4～6岁，7～10岁，11～13岁及大于15岁）。实验材料为英语句子。结果发现，所有被试在加工功能词时在大脑左侧引起了较大的N280，但从7岁以后开始学英语的双语者潜伏期要长35毫秒。相反地，所有被试加工内容词引起的N350的潜伏期和分布都相似。另外，11岁以后开始学英语的被试引起的N400的潜伏期较长。这些结果生命，第二语言的习得年龄对于词类的加工有影响。
另外，有些研究者也开始使用ERP技术来研究病人与正常被试加工两类词的区别。因为精神分裂症患者有语言失调现象，Takashima等比较了正常人和精神分裂症患者在加工功能词和内容词时的区别，目的是为了发现两类被试加工两类词时是否有区别以及精神分裂症患者在什么方面受到更多的损害。他们让被试读日语短文，分别记录功能词和内容词所诱发的脑电波[18]。结果发现，对于正常对照组，内容词在前中部电极处引起的P200的波幅比功能词大得多。而精神分裂症患者却没有表现出这样的差别，因为他们加工内容词时引起的波幅显著地减小了。波幅增大说明需要更多的资源来加工内容词，而没有差异说明精神分裂症患者在语义加工上受到了损害。
Keurs等比较了正常人和病人在加工功能词和内容词上的不同[19]，他们选择了三组被试：失语症病人、没有失语的病人以及正常健康的对照组（年龄为47～69岁）。分别记录了内容词（名词、动词和形容词）和功能词（冠词、介词和连词）所引起的ERP成分。结果发现，正常人加工两类词时引起的早期成分上有差异，功能词在210到375毫秒的时间范围内在左前部引起了一个负波（N280），另外，两类词在400到700毫秒的时间范围内引起的负波有差异。没有失语的病人与正常人的趋势差不多。但是，语法理解有问题的Broca失语症病人则明显不同。在早期成分上，失语症病人加工两类词时没有差异，而在晚期成分上，在双侧前部的电极位置处，功能词引起的负波的波幅比内容词大。而在后部的电极位置处，与控制组不同的是，内容词在412毫秒时引起了一个负波。他们认为，在正常人身上得到的早期成分反映了单词范畴信息。没有得到这个成分，说明失语症病人在加工内容词和功能词时相关的词汇范畴信息没有像正常人那样得到激活。另外，他们把晚期负波解释成预期加工，因为功能词经常与句法加工相关；没有发现早期负波却发现晚期成分上的差异的另一种解释是，晚期成分是早期成分的一种延迟。这些结果与早期的临床观察所获得的数据一致。
3.2相关的fMRI研究
根据前面的研究，我们可以看到，内容词的加工可能涉及两个大脑半球，而功能词的加工则可能只涉及大脑左半球的脑区。与其它方面的研究相比，有关功能词和内容词的fMRI研究进行得比较晚，并且主要目的是借助功能词和内容词为实验材料探讨语义加工和句法加工的区别。Ni等选用句子为实验材料，使用fMRI为研究手段[20]，结果发现，相对句法加工而言，语义加工激活了双侧的大脑；句法违反时激活的是Broca区。Friederici等使用fMRI技术考查了语义加工和句法加工的大脑激活情况[21]，结果发现，在语义任务中，两类词主要激活左侧BA（Brodmann area）45、21、22、37区。在句法判断任务中，两类词主要激活BA44区和BA44与BA6区结合的脑区，但是功能词的激活强度大。他们认为，语义加工和句法加工涉及了不同的脑区。Sakai等基于自己的fMRI研究结果，认为大脑左侧前额叶与句法加工有关[22]。
4小结
综上所述，我们可以看到，功能词和内容词的加工方式可能不同，从而引起不同ERP成分，这些成分主要包括N280，N400和N400-700等。
第一，N280有可能反映了词的类别加工，内容词和功能词引起的N280的潜伏期和分布可能会不一样。还有一些研究发现，两类词的加工区别可能体现在N400的波幅上，相对内容词而言，功能词的波幅要小，这说明功能词所携带的语义信息较少。另外，有的研究还发现，功能词在350到700ms之间在前额叶的电极位置引起了一个分布较广的负波，而内容词则没有。但是上面的发现并不是最后的结论，因为还有很多不一致的地方，可能的原因是：有的实验用了很多种类的词，而同属于内容词的名词或动词、工具名词或动物名词之间已经被发现也有差别；另外，还有可能是因为不同的研究使用不同的实验材料，有的使用句子，有的用故事，有的使用单词，这样就导致语境的大小不一样；第三个可能的原因是语言的特异性，例如，同样是使用短文为实验材料，有的研究获得的早期成分是N280，而有的研究却得到的是P200。所以要搞清楚功能词和内容词的加工模式是否相同，还有待进一步的研究。
第二，根据相关的研究结果，我们还可以看到，内容词的加工可能涉及两个大脑半球的相关脑区，而功能词的加工则可能只涉及大脑左半球的某些脑区。
参考文献
1 Bradley D C, Garrett M F, Zurif E B. Syntactic defecits in Broca′s aphasia. In: Caplan D. (Ed.), Biological studies of mental processes. Cambridge, MA: MIT Press, 1980: 269～286
2 Friederici A D. Levels of processing and vocabulary types: evidence from on-line comprehension in normals and agrammatics. Cognition, 1985, 9: 133～166
3 Fromkin V A. Introduction to special issue: Linguistic representational and processing analysis of agrammatism. Brain and Language, 1995, 50: 1～9
4 Pulvermuller F, Lutzenberger W, Birbaumer N. Electrocortical distinction of vocabulary types. Electroenceph-alograph Clinical Neurophysiology, 1995, 94(5): 357～370
5 Biassou N K，Obler L, Nespoulous J L, et al. Dual processing of open-and closed-class words. Brain and Language, 1997, 57: 360～373
6 Bird H, Franklin S, Howard D. ′Little words′-not really: function and content words in normal and aphasic speech. Journal of Neurolinguistics, 2002, 15: 209～237
7 Bradley D C, Garrett M F. Hemisphere differences in the recognition of closed and open class words. Neuropsychologia, 1983, 21: 155～159
8 Chiarello C, Nuding S. Visual field effects for processing content and function words. Neuropsychologia, 1987, 25: 539～548
9 Segalowitz S J, Lane K C. Lexical access of function versus content words. Brain and Language, 2000, 75, 376～389
10 Neville H J, Mills D L, Lawson D S. Fractionating language: different neural subsystems with different sensitive periods. Cerebral Cortex, 1992, 2: 244～258
11 Nobre A C, McCarthy G. Language-related EPRs: scalp distributions and modulation by word type and semantic priming. Journal of Cognitive Neuroscience, 1994, 6: 233～255
12 King J W, Kutas M A. Brain potential whose latency indexes the length and frequency of words. The News-letter of the Center for Research in Language, 1995, 10(2): 1～9
13 Osterhaut L, Bersick M, McKinnon R. Brain potentials elicited by words: Word length and frequency predict the latency of an early negativity. Biology Psychology, 1997, 46(2): 143～168
14 Brown C M, Hagoort P, Ter Keurs M. Electrophysiological signatures of visual lexical processing: Open-and closed-class words. Journal of Cognitive Neuroscience, 1999, 11(3): 261～281
15 Munte T F, Wieringa B M, Weyerts H, et al. Differences in brain potentials to open and closed class words: Class and frequency effects. Neuropsychologia, 2001, 39(1): 91～102
16 Hinojosa J A, Martin-Loeches M, Casado P, et al. Semantic processing of open-and closed-class words: an event-related potentials study. Cognitive Brain Research, 2001, 11(3): 397～407
17 Weber-Fox C, Neville H J. Sensitive periods differentiate processing of open-and closed-class words: an ERP study of bilinguals. Journal of Speech Language Hearing Research in 2001, 44(6): 1338～1353
18 Takashima A, Ohta K, Matsushima E, et al. The event-related potentials elicited by content and function words during the reading of sentences by patients with schizophrenia. Psychiatry and Clinical Neurosciences, 2001, 55(6): 611～618
19 Ter-Keurs M, Brown C M, Hagoort P, et al. Electro-physiological manifestations of open-and closed-class words in patients with Broca′s aphasia with agrammatic comprehension: An event-related brain potential study. Brain, 1999, 122: 839～854
20 Ni W, Constable R T, Mencl E, et al. An event-related neuroimaging study distinguishing form and content in sentence processing. Journal of Cognitive Neuroscience, 2000, 12(1): 120～133
21 Friederici A D, Opitz B, von Cramon D Y. Segregating semantic and syntacitc aspects of processing in the human brain: an fMRI investigation of different word types. Cerebral Cortex, 2000, 10: 698～705
22 Sakai K L, Homae F, Hashimoto R. Sentence processing is uniquely human. Neuroscience Research, 2003, 46: 273～279