语素在词汇识别中的作用

语素在词汇识别中的作用

1加入派生语素,提高语素的加工和加工作为最小的形、音、义的结合单位，语言交际和阅读传达意义和语法信息（marsdenchenchetch，2007）。以英语为例,主要有3种语素复杂词,分别由曲折变换语素(inflectionalmorpheme)、派生语素(derivationalmorpheme)和复合词(compoundingwords)构成。曲折变换语素的作用是在词的基础上进行数、时态等变换,是基于语法的变化并不产生新的意义。例如在词根上加入后缀s,ed,ing等形成复数、过去时态、现在进行时态等。派生语素,例如ness,er,ize,ment等,在词根上加入派生语素可以形成新的词条,从而产生新的意义,且语法分类也发生相应的变化(如,动词变名词)。复合词是由两个或多个词根联合形成一个新单词(如fireman,snowman)。由于复合词在构词时并非像曲折变换词、派生词涉及到语法或语义的变化,因此西方研究者主要针对曲折变换复杂词与派生词这两类形态复杂词进行研究。然而,汉语的语素与拼音文字的语素差别迥异。在汉语中,不存在前缀、后缀等外显的语素结构,没有视觉线索区分不同的语素。汉语中语素之间是并行排列的,对于大部分汉语词汇而言,一个汉字即为一个语素。语素是否相同不能仅靠字形、语音的信息,而要依靠整词语境,语素离不开整词。例如,同一个“面”字,在不同的词中属于不同的语素,如“面包”的“面”与“面孔”的“面”是两个完全不同的语素,“高温”的“高”与“高空”的“高”是相同的语素,“洪水”的“洪”与“红旗”的“红”是不同的语素。因此,虽然汉语的语素与英语语素类似,都对组成词汇发挥重要作用,但是语素加工的内部机制是否类似目前仍然不清楚。语素复杂词在人类的认知系统中是如何加工的,语素是否独立于词汇的形、音、义,作为一个独立的语言成分在词汇识别中发挥作用?在加工语素复杂词的过程中语素是否具有不同于字形、语音、语义的神经基础?这些问题是近年来语素研究的热点,本文将从早期的认知研究、近期的脑成像研究入手,综述语素在词汇识别中的认知及认知神经机制,并提出汉语语素有待研究的问题。2初步语言素养认知研究2.1启动词-目标词的语素关系早期研究者对于语素在心理词典中是否是独立的语言表征单元一直存在争论。拼音文字中语素由两部分组成:词形(form)和语义(semantics),如果想获得语素在词汇加工中的作用就要将语素从词形、语义中区分出来。但是语素研究的困难在于包含相同语素的词通常在词形和语义上具有相关性,因此不容易直接区分语素相关引起的效应与共享词形及语义引起的效应。连接主义模型的观点认为,心理语言表征单元的组织反映了词形、语义及他们之间连接的统计规则,因此语素结构本身不具有独立性。研究者认为语素效应可能是复杂词词形、语义加工的副产品(Seidenberg&Gonnerman,2000),也可能是是词形、语义内隐的表征规则之外的表现(Plaut&Gonnerman,2000;Rueckl,Mikolinski,Raveh,Miner,&Mars,1997)。持类似观点的研究者一般认为多语素词在心理词典中是以整词形式表征的,并没有独立的语素表征,词的识别是通过对整词通达完成的(Seidenberg,1989)。之后研究者采用启动范式研究语素加工(Frostetal.,2000),为揭示语素在词汇识别中的重要作用提供了证据。在启动范式中,操纵启动词-目标词词形、语素、语义的关系,可以将语素的作用从词形和语义中区分开来,考察个体对目标词识别的速度及正确率。启动词、目标词之间的语素关系对目标词的识别具有促进效应,且与字形、语义效应存在分离,表明启动词、目标词之间的语素关系在词汇加工过程中被激活,因此促进目标词的识别。大量研究表明语素的作用不能简单归因于共享词形或语义,人类的认知系统对语素具有敏感性,语素在词汇识别中发挥重要作用,存在独立的心理表征(Dominguez,deVega,&Barber,2004;Feldmanetal.,2009;Feldman&Soltano,1999;Frostetal.,2000;Koester&Schiller,2008,2011;Lavric,Pizzagalli,Forstmeier,&Rippon,2001;Lavric,Clapp,&Rastle,2007;Marangolo,Piras,Galati,&Burani,2006;Marslen-Wilson,Bozic,&Randall,2008;Marslen-Wilson&Tyler,1997,2007;Rastle,Davis,&New,2004;Zhou,Marslen-Wilson,Taft,&Shu,1999;Zhou&Marslen-Wilson,1995)。2.2启动词-目标词间的语义、区域四因素交互作用语素是独立的心理表征单元,在视觉词汇识别的早期阶段发挥作用,在词汇识别加工中存在将整词切分为几个语素的过程,可分解性是语素加工的重要机制。例如,Rastle等人操纵了英语视觉词汇启动词-目标词的透明度及语素和字形的关系,考察语素是否在视觉词汇识别早期阶段发挥作用,有3种条件:语义透明—语素相关(cleanerCLEAN)、语义不透明—语素相关(corner-CORN)、无语素相关—字形相似(brothel-BROTH),通过掩蔽启动发现语素相关条件出现启动效应,而单纯字形相似条件无启动效应,且语素相关条件的启动效应与语义透明度无关,即语义透明条件与不透明条件引起的语素启动效应无显著性差异(Rastleetal.,2004)。这一研究表明,语素对视觉词汇早期加工阶段的作用不同于简单的词形相似。这一结论同样得到了其他研究者的证实。例如Marslen-Wilson等人通过操纵启动词-目标词之间不同的时间间隔(SOA)考察英语视觉词汇加工早期阶段语素是否与语义、字形存在分离。研究者操纵了启动词、目标词之间语义(S)、语素(M)、字形(O)的相关程度,通过对比不同条件的启动效应,考察不同的语言成分在视觉词汇识别的早期阶段发挥作用的特点。实验共包含6种条件:M+S+O+(bravely-brave)、M+MidS+O+(barelybare)、M+S-O+(archer-arch)、M-S+O-(accuse-blame),M-MidS+O-(attach-glue)、M-S-O+(scandal-scan),“+”表示相关,“-”表示不相关。结果发现,在所有SOA条件中,语素相同的(M+)3种条件均引起了显著的启动效应,反应时显著缩短,单纯的字形条件没有引起启动效应,且语素、语义两个因素不存在交互作用,即语素相关引起的启动效应不受语义相关程度的影响。研究者进一步将启动词、目标词颠倒位置(启动词为词根,目标词为派生词),进一步考察词汇识别早期阶段语素的启动效应来源于中枢词典表征单元(centrallexicalrepresentation)还是来源于语素结构的可分解性(morphologicaldecomposability)。研究发现将启动词、目标词位置颠倒后,仍然发现语素相关引起显著的启动效应,而语素、语义两因素不存在交互作用,说明复杂词视觉词汇识别早期阶段词汇分解过程来源于语素分解,并非来源于启动词—目标词重复的中枢词典表征单元(Marslen-Wilsonetal.,2008)。正是由于个体在词汇识别过程中能将语素复杂词分解为多个语素,而不仅仅是对字形进行分析,因此共享语素条件相比语义相关、字形相关条件表现出了更显著的启动效应。因此,语素结构的可分解性是语素具有独立心理表征的重要来源。语素具有独立的心理表征也得到了其他语言研究的支持。Forst等人采用跨通道启动范式研究语素信息丰富的希伯来语,发现语素相关词的加工是由高级的语言属性(语素结构分解)决定的,不等同于语音、语义的作用。希伯来语区别于英语的一个重要特点是其名词、动词系统的语音和语素具有分离性,即名词与动词可以共享语音信息,但其语素形态可以不同。希伯来语区别于英语的另一重要特点是语素相关词的语义可以完全无关。研究发现当启动词、目标词之间即使没有语义关系时仍然能够发现语素的启动效应,语素启动效应随语义相似程度的增大而增大,这一结果表明语素启动效应不能用单纯的整词语义来解释(Frostetal.,2000)。由此可以看出,语素在词汇通达中的作用与字形、语义存在分离,并不是词形、语义加工的副产品,具有独立的心理表征,语素结构的可分解性在语素复杂词识别中非常重要,是语素具有独立心理表征的重要来源。3深层加工机制的确定早期研究者通过大量的行为研究发现语素是心理词典中独立的语言表征单元,在词汇识别中具有重要作用,其可分解性是语素启动效应的深层加工机制。随着研究技术的进步,事件相关电位、脑成像等研究技术逐渐应用到语言研究领域,研究者开始探讨是否有一个或几个独特的脑区负责语素加工。如果负责语素加工的脑区与负责字形、语音、语义的脑区存在分离,可以为揭示语素的独立性提供脑神经的证据。对语素脑机制的探讨主要包含脑损伤的研究、正常人群的脑成像(fMRI)研究及语素的时间进程研究(ERP)。3.1语言规则过去式的损伤脑损伤病人大脑不同部位的损伤使其表现出不同的认知加工缺陷,因此脑损伤研究为揭示语素具有独立的脑机制提供了证据。脑损伤研究发现左侧额颞系统在语素加工中有重要作用。例如Marslen-Wilson等通过考察3例脑损伤病人加工语素是否受损,D.E.损伤部位位于左半球额叶中、后部及颞叶大部分脑区,J.G.损伤部位位于左半球颞—顶脑区,T.S.损伤部位主要位于右半球颞—顶及额叶、枕叶部分脑区,同时左半球额叶、顶叶、颞叶也有轻微损伤。结果发现D.E.及J.G.加工规则动词过去式的能力受损,但不规则动词过去式及语义加工未受损,而T.S.可以正常加工规则变化动词过去式,但不规则动词过去式及语义加工受损。不同部位损伤的病人在加工英语动词规则过去式与不规则过去式出现的双分离现象,揭示语素加工(规则过去式)与一般的语义加工(不规则过去式)具有不同的神经机制(Marslen-Wilson&Tyler,1997)。在此基础上,Tyler研究了脑损伤患者在听觉词汇加工中语素的损伤情况,发现左侧额颞损伤(左侧额下回及左侧颞上回)的病人在加工规则变化动词过去式时成绩受损,但不规则动词过去式与语义相关词的加工表现正常,与Marsen-Wilson等人的研究一致(Tyler,MarslenWilson,&Stamatakis,2005)。Tyler进而研究了听觉词汇加工中语素、语音、语义条件在脑损伤病人中引起的大脑激活强度与行为反应时的关系,发现规则变化动词启动效应与左侧额下回的大脑激活水平有显著的正相关,此脑区的损伤会严重损害个体对规则变化动词过去式的加工,但不会影响其他语言形式的加工(如不规则变化过去式)(Tyler&Marslen-Wilson,2008)。3.2devli实验与语素启动效应脑损伤研究表明左侧额下回在语素加工中具有重要作用,但由于非损伤脑区可能存在功能代偿,因此基于脑损伤的研究结论无法直接推广到正常人群中。脑成像技术的发展克服了脑损伤研究的弊端,通过考察语素、字形、语音及语义等不同认知任务中大脑激活水平的变化,揭示语素加工是否具有独立的神经机制。在利用脑成像探讨语素加工神经机制方面,研究者进行了大量的探索工作,多个研究均发现左侧额下回在语素加工中具有重要作用。Devlin,Jamison,Matthews和Gonnerman(2004)最早开始采用fMRI研究语素加工的脑机制,采用掩蔽启动实验范式,考察了字形相关(corner-corn)、语义相关(idea-notion)、语素相关(boldly-bold)、完全无关(ozone-hero)4种实验条件的脑区激活,研究发现,与无关条件相比,语素相关条件引起双侧角回后部、左侧枕颞皮层及左侧颞中回激活降低。其他3种启动条件在左侧角回后部也发现激活显著降低,可能反映了启动范式下注意水平的降低;字形相关引起左侧枕颞区激活降低;语义相关引起左侧颞中回激活降低。语素相关条件引起激活下降的脑区与字形、语义相关引起激活下降的脑区基本重叠,因此研究者认为语素效应是形、义作用的产物(副产品)。但之后,有研究者指出Devlin实验中字形控制条件事实上包含了可以分解为词根和词缀的条件,例如apartment-apart,homely-home,已有研究表明这种可以分解的单词亦能引发较强的语素启动效应(Rastleetal.,2004;Longtin&Meunier,2005),而Devlin的实验中并未包括关键的一类字形控制条件:共享字形但无语素关系,如scandal-scan。在这组条件中,scandal并不能分解成scan与dal,因为dal在英语中并不是一个真正的词缀,因此在Devlin的实验中语素启动效应与字形、语义没有差异。Bozic等人在Devlin研究的基础上,对材料进行了更为精细的控制,利用英语中派生词可以共享字形但不共享意义的特点(例如archer-arch)考察语素结构的神经机制。研究者比较了5种实验条件在大脑中引起的启动效应:语素相关语义相关(bravely-brave)、语素相关语义不相关(archerarch)、完全一致启动(mist-mist)、共享字形(scandal-scan)、共享语义(accuse-blame)。研究发现,左侧额下回在语素相关条件中激活水平下降,这种效应不受语义透明度的影响,而左侧额下回在其他3种条件均未发现激活下降,这与Devlin的结果正好相反,直接支持了语素效应来源于语素结构可分解性,而非其他语言成分加工的产物(Bozic,Marslen-Wilson,Stamatakis,Davis,&Tyler,2007)。研究者提出如果输入的词汇信息允许个体对其进行语素分解,那么左侧额下回在这个过程中起重要作用,词汇识别早期阶段的语素分解对视觉词汇形态属性(morpho-orthographic)较为依赖,但不能完全将语素加工归结为词形(form)加工(Bozicetal.,2007)。人类最初对语素的感知是通过学习口语词汇实现的,因此听觉词汇加工中语素的脑机制也得到了研究者的关注。来自听觉词汇的研究同样发现左侧额下回是语素加工的核心脑区。Tyler研究了个体加工口语词汇中动词规则变化与不规则变化的脑激活模式,发现规则变化条件在额下回激活增强(Tyler&Marslen-Wilson,2008)。Bozic等人研究了以曲折变化模式(inflectionalrhymepattern,IRP)结尾的英语简单词汇在大脑中的激活模式,曲折变化模式在英语中通常以辅音结尾,如d,t,s,z等,以这种IRP模式结尾的单词以简单词的形式表现出来(如trade,flax),包含曲折变化词缀(如played,packs)。研究发现,个体加工IRP结尾的单词与简单词(如cream)相比在左侧额下回(BA45)的激活显著增强,表明左侧额下回在加工口语曲折变化复杂词中具有重要作用,这与视觉词汇的研究发现是一致的(Bozic,Tyler,Ives,Randall,&Marslen-Wilson,2010)。语素具有独立的脑机制也得到了希伯来语研究的证实。希伯来语具有丰富的语素结构信息,“词根(root)”、“词形态(wordpattern)”构成了希伯来语的基本构词方式,操纵“词根、词形态”之间的关系可以系统考察不同的语素关系在词汇识别中的作用。Bick等人采用fMRI技术考察了外显语素加工任务下的脑激活模式。语素条件包含语义相关、语义不相关,同时加入其他语言任务作为控制条件:语义相关判断任务、押韵判断任务、字形相似判断任务。结果发现相对于其他的语言任务,语素相关判断在左半球额中回、顶内沟有显著激活,其激活强度在语义相关、语义不相关两种语素相关条件中没有显著性差异,表明在希伯来语词汇识别中语素具有独立的神经基础(Bick,Goelman,&Frost,2008)。在此实验基础上,Bick等人进一步采用内隐任务(掩蔽启动、真假词判断)考察希伯来语的语素加工,排除外显任务中可能存在的加工策略问题。研究发现左侧额中回、额下回在语素相关条件启动中激活显著降低,这与外显任务及英语的研究一致(Bick,Frost,&Goelman,2010),且左侧额中回、额下回的激活并不受到语义透明度的影响,即不管启动词与目标词之间是否具有语义相关,只要存在语素相关都会引起左侧额中回、额下回的激活下降;同时研究者发现左侧顶下小叶(包含角回、顶内沟)在语素相关启动中激活水平下降,且其激活水平受到语义相关程度的影响。基于英语的研究并未发现类似的结果,这可能与不同研究采用的任务及语言的特点有关。Bick等人从语素信息丰富的希伯来语的研究出发,发现语素在词汇识别中作为独立的语言成分发挥作用,具有独立的神经基础(Bicketal.,2010)。Bick等人提出了额-顶神经网络负责加工希伯来语语素:左侧额下回的激活与早期自动化的语素分解有关,在阅读任务中左侧额下回的激活不随任务的变化而改变;左侧额中回并不局限于语素的早期自动化的加工过程,而是参与更为一般的语素加工,且其激活水平主要与内隐的阅读任务相关,同时也会受到外显的语素判断任务的调节;左侧顶叶也参与语素加工,但其激活受不同任务的调节(Bicketal.,2010,2008)。3.3语素结构的具体特点由于语素的脑机制研究才刚刚起步,目前从时间进程的角度考察语素加工的研究相对还较少。已有的几项研究发现在词汇识别中语素能调节N400的波幅。例如Munte等人以英语为研究材料,发现当启动词为动词规则变化条件与启动词为动词不规则变化条件相比,引起N400波幅下降(Münte,Say,Clahsen,Schiltz,&Kutas,1999)。Dominguez等人以德语为研究对象,分别比较了语素启动、同形启动(homographicpriming)、字形启动及语义启动引起ERP成分的变化,发现语素相关条件引起N400波幅的持续降低;同形启动首先引起N400波幅降低,但很快N400波幅出现反转,这可能由于同形启动表面看上去与语素启动条件类似,因此在加工前期引起N400降低,但是由于同形启动并不存在真正的语素关系,在加工后期引起N400波幅上升;字形启动并未引起N400波幅下降,其效应与无关条件引起的波幅类似;纯粹的语义条件引起的N400波幅的降低晚于语素相关条件,在600ms附近引起更大的正成分(Dominguezetal.,2004)。这一研究表明在德语中语素存在独立的神经基础,不等同于字形、语义重叠。Lavric等人采用掩蔽启动范式发现英语语素的可分解性独立于词汇语义,在视觉词汇识别的早期阶段发挥重要作用。研究者考察了真实语素相关(hunter-HUNT)、表面语素相关(corner-CORN)、无语素相关(brother-BROTH)3种条件在词汇加工中的作用,发现表面语素相关词对(corner-CORN)与真实语素相关词对类似,引发N400波幅显著下降,表明在视觉词汇识别早期阶段,词汇语素结构的可分解性发挥重要作用(Lavricetal.,2007)。Koester等人采用ERP考察了荷兰语言语产生中语素是否作为独立的加工单元存在于人的心理词典中,研究者采用词-图启动的范式要求被试进行图片命名,操纵了启动词与目标图片的语素关系(语素相关(语义透明、语义不透明)、语素无关),实验发现当启动词是语素相关词可以显著促进图片命名且引起N400波幅的下降,这种语素相关引起的效应不受启动词-目标词语义透明度的影响(Koester&Schiller,2008,2011)。Boudelaa等人采用听觉MMN(mismatchnegativity)范式考察了希伯来语中词根(root,携带语义信息)与词形态(wordpattern,携带构词法信息,即语素)加工的特点,发现词根与词形态在ERP成分上出现分离,即希伯来语中语义与语素在神经机制上存在分离:当偏差刺激出现在词根时,在160ms处引发了MMN,当偏差刺激出现在词形态中时,在250ms处引发MMN;同时在地形图上两者也存在差异,词根引起的MMN分布于大脑额叶—中央区,词形态引发的MMN位于左侧外侧裂区域(Boudelaa,Pulvermüller,Hauk,Shtyrov,&Marslen-Wilson,2009)。综上所述,拼音文字语素复杂词的特点是具有明确的语素结构,即复杂词的构成包含两部分:结构(structure)+意义(semantics)。因此拼音文字中对语素进行研究的主要思想是通过启动范式将字形、语素和语义进行区分。早期语素研究主要针对在心理词典中语素是否是独立的心理表征单元,发现语素在词汇识别中的作用不同于语音、字形及语义,语素是心理词典中独立存在的表征成分,语素结构的可分解性是复杂词加工的重要机制。同时,来自视觉、听觉及不同语言语素加工的脑成像研究发现,左侧额下回在语素复杂词加工中具有非常重要的作用。然而汉语语素与英语语素差别迥异。首先,汉语语素没有明确的结构标识,对双字词而言,表面看上去所有词的结构是一样的,例如“面包-面孔”。其次,汉语语素表征意义,每个汉字都是一个独立的语素意义。由于汉语语素不存在外在的结构线索,如果想要研究语素的作用只能通过操纵语素意义、整词语义之间的关系实现。汉语语素如此特殊,其加工的脑区是否与拼音文字类似呢?然而,目前汉语语素研究仍然停留在行为研究层次,且研究者对汉语语素的认识不是很一致,其时间进程及脑区定位更有待探讨。4语素对词汇识别的影响汉语中大部分词汇是合成词,由2个或多个语素组成。尽管研究者从20世纪80年代开始关注汉语语素的研究,但是汉语语素加工的研究在国际上发表的论文非常少。汉语语素与英语语素相比最大的特点是没有任何外在结构线索,汉语语素纯粹表征意义。早期汉语语素研究的关键问题是语素在心理词典中是如何表征的。Zhou等人的研究提出,合成词表征存在多个层次,既有整词语义表征,也有语素表征,二者对词汇识别都有重要作用。Zhou等人的研究通过对比语素启动(华丽-华贵)与单纯的字形启动(华侨-华贵),语素启动(医生-医院)与整词语义(医生-护士)启动,发现在视觉词汇加工中语素启动效应显著大于字形启动效应及语义启动效应,表明语素不能用字形及语义来解释。作者指出,语素加工是通过形、音、义之间的交互作用及语素和整词语义的交互作用来体现(Zhouetal.,1999)。Zhou等人还考察了汉语听觉词汇加工中语素的作用,比较了启动词-目标词完全相同(剧本—剧本)、语素相同(剧场—剧本)、语音相同(惧怕—剧本)、字形相同(剧烈—剧本)、控制条件(创立—剧本)、语素位置等因素在词汇识别中作用,发现在汉语阅读及口语词汇加工中,整词表征与语素表征同时存在,共同影响词汇识别,语素作用不能用语义、字形、语音来解释(Zhouetal.,1999;Zhou&Marslenwilson,1995)。王春茂等控制了汉语双字词的透明度,发现在高频双字词中如果语素频率越高,词汇判断反应时越短,而低频率双字词中没有发现语素频率效应;当控制了汉语双字词频率,发现在语义透明双字词中语素频率越高反应时越短,在语义不透明词中,结果相反。这一研究表明整词、语素之间存在连接,在透明词中整词与语素的连接是正性的,在不透明词中连接是负性的(王春茂,彭聃龄,1999,2000)。彭聃龄等基于汉语逆序词的研究发现,当启动词-目标词之间间隔157ms时,逆序启动条件存在显著的启动效应,当时间间隔变短(47ms)或变长(314ms)后,语义启动效应超过语素启动效应(丁国盛,彭聃龄,2006;彭聃龄,丁国盛,王春茂,Taft,朱晓平,1999;彭聃龄,丁国盛,1997)。Yen等人采用边界范式(boundaryparadigm)考察了汉字阅读过程中语素对眼动模式的影响。研究发现当前视野刺激与目标刺激包含相同语素时(如戒煙—戒除),对目标词的第一次注视时间及注视持续时间都减少;当前视野中出现无关刺激(戒料—戒除)或不同语素词(戒備—戒除)时,不会促进目标词的加工(Yen,Tsai,Tzeng,&Hung,2008)。然而Yen等人的研究中语素相同条件同时语义也存在相关,因此促进效应到底是语素引起的效应还是整词语义引起存在混淆。尽管已经有不少研究探讨汉语语素加工,但这些研究仍然主要停留在行为水平,行为研究只能提供语素对词汇识别影响的最终结果,而无法看到语素发挥作用的时间进程及脑区定位。截止到目前,仅有一项ERP研究考察了汉语双字词语素结构(构词结构)如偏正结构和并列结构在词汇识别中引起的ERP成分的变化。研究发现在SOA为57ms时,在P250上发现语素结构效应,但此研究关心的是构词法,构词法更多偏重短语语法方面(Chung,Tong,Liu,McBride-Chang,&Meng,2012)。刘丽的博士论