心理所研究發現工作記憶容量影響語言理解中的預測加工

　　日常交流中，人們經常會預測對方即將說出的內容，比如你的朋友跟你說“我剛從青島回來，在海邊撿了很多…”，可能還沒說完，你就已經根據“青島”“海邊”等概念預測到即將說出的是“貝殼”。這種語義信息的預先激活（語義預測加工）是人腦能夠實現高效語言理解的重要原因之一。那么，在語言理解過程中，人腦是如何進行語義預測加工的？語義預測加工是否以及如何受到個體的基本認知能力（如工作記憶容量）和語境信息的影響？

　　為了考察以上問題，中國科學院心理研究所李曉慶研究組開展了一項腦電研究。研究者招募了160名大學生被試，從中篩選出了24名高工作記憶容量被試和24名低工作記憶容量被試。兩組被試需要閱讀并理解一系列句子。句子共有三種類型：高限制性、中等限制性、低限制性。例如， 關鍵名詞“錘子”在高限制性句子“為了把釘子釘到木板里，他買了錘子回來。”中具有高預測性，在中等限制性句子“為了能敲開堅硬的核桃，他買了錘子回來。”中具有中等預測性；“書籍”在低限制性句子“為了能完成好這個任務，他買了書籍回來。”中具有低預測性。

　　結果發現：1）在關鍵名詞出現之前（在動詞如“買了”位置），與“低限制性語境”相比，只有“高限制性語境”誘發了顯著不同的腦電反應，這一效應只在高工作記憶容量組中被觀測到；進一步“單試次”線性混合效應模型分析發現，這一腦電效應源于被試正在預測隨后即將出現的關鍵名詞。2）在關鍵名詞出現之后，高工作記憶容量組中名詞誘發的N400產生了梯度變化（高限制性<中等限制性<低限制性），而低工作記憶容量組只表現出了“高限制性<低限制性”的N400效應；進一步“單試次”線性混合效應模型分析發現，以上N400效應源于名詞的可預測性；當排除掉預測性效應后，高工作記憶容量組的名詞語義理解優勢消失。（圖1）

圖1.高工作記憶容量（左）和低工作記憶容量（右）被試的預測產生（動詞位置）和預測整合（名詞位置）階段的腦電效應

A.不同條件下誘發的ERP波幅。B.句子不同位置和不同時間窗口ERP效應的分布

　　綜上，該研究表明，語言理解過程中，工作記憶容量和語境信息共同影響著語義預測加工；與低工作記憶容量者相比，語義預測加工是高工作記憶容量者的語義理解優勢的重要因素；語義預測加工依賴一個需要耗費認知努力的意義計算建構過程，而不僅僅是概念的自動激活擴散。該研究揭示了語言理解中預測產生過程的認知機制，以及個體差異（工作記憶）對該過程的影響。

　　該研究受到了國家自然科學基金的支持。研究成果已在線發表于Language, Cognition and Neuroscience。心理所助理研究員丁金豐為文章第一作者，心理所研究員李曉慶為通訊作者。

　　論文信息：

　　Ding, J., Zhang, Y., Liang, P., & Li, X. (2023). Modulation of working memory capacity on predictive processing during language comprehension. Language, Cognition and Neuroscience. https://doi.org/10.1080/23273798.2023.2212819

　　相關論文：

　　Ding, J., Wang, L., & Yang, Y. (2020). The influence of emotional words on predictive processing during sentence comprehension. Language, Cognition and Neuroscience, 35(2): 151–162. https://doi.org/10.1080/23273798.2019.1628283

　　Zheng, Y., Zhao, Z., Yang, X., & Li, X*. (2021). The impact of musical expertise on anticipatory semantic processing during online speech comprehension: An electroencephalography study. Brain and Language, 221, 105006. https://doi. org/10.1016/j.bandl.2021.105006  

　　Zheng, Y., Gao, P., & Li, X*. (2023). The modulating effect of musical expertise on lexical-semantic prediction in speech-in-noise comprehension: Evidence from an EEG study. Psychophysiology, https://doi. org/10.1111/psyp.14371