心理所研究发现工作记忆容量影响语言理解中的预测加工

　　日常交流中，人们经常会预测对方即将说出的内容，比如你的朋友跟你说“我刚从青岛回来，在海边捡了很多…”，可能还没说完，你就已经根据“青岛”“海边”等概念预测到即将说出的是“贝壳”。这种语义信息的预先激活（语义预测加工）是人脑能够实现高效语言理解的重要原因之一。那么，在语言理解过程中，人脑是如何进行语义预测加工的？语义预测加工是否以及如何受到个体的基本认知能力（如工作记忆容量）和语境信息的影响？

　　为了考察以上问题，中国科学院心理研究所李晓庆研究组开展了一项脑电研究。研究者招募了160名大学生被试，从中筛选出了24名高工作记忆容量被试和24名低工作记忆容量被试。两组被试需要阅读并理解一系列句子。句子共有三种类型：高限制性、中等限制性、低限制性。例如， 关键名词“锤子”在高限制性句子“为了把钉子钉到木板里，他买了锤子回来。”中具有高预测性，在中等限制性句子“为了能敲开坚硬的核桃，他买了锤子回来。”中具有中等预测性；“书籍”在低限制性句子“为了能完成好这个任务，他买了书籍回来。”中具有低预测性。

　　结果发现：1）在关键名词出现之前（在动词如“买了”位置），与“低限制性语境”相比，只有“高限制性语境”诱发了显著不同的脑电反应，这一效应只在高工作记忆容量组中被观测到；进一步“单试次”线性混合效应模型分析发现，这一脑电效应源于被试正在预测随后即将出现的关键名词。2）在关键名词出现之后，高工作记忆容量组中名词诱发的N400产生了梯度变化（高限制性<中等限制性<低限制性），而低工作记忆容量组只表现出了“高限制性<低限制性”的N400效应；进一步“单试次”线性混合效应模型分析发现，以上N400效应源于名词的可预测性；当排除掉预测性效应后，高工作记忆容量组的名词语义理解优势消失。（图1）

图1.高工作记忆容量（左）和低工作记忆容量（右）被试的预测产生（动词位置）和预测整合（名词位置）阶段的脑电效应

A.不同条件下诱发的ERP波幅。B.句子不同位置和不同时间窗口ERP效应的分布

　　综上，该研究表明，语言理解过程中，工作记忆容量和语境信息共同影响着语义预测加工；与低工作记忆容量者相比，语义预测加工是高工作记忆容量者的语义理解优势的重要因素；语义预测加工依赖一个需要耗费认知努力的意义计算建构过程，而不仅仅是概念的自动激活扩散。该研究揭示了语言理解中预测产生过程的认知机制，以及个体差异（工作记忆）对该过程的影响。

　　该研究受到了国家自然科学基金的支持。研究成果已在线发表于Language, Cognition and Neuroscience。心理所助理研究员丁金丰为文章第一作者，心理所研究员李晓庆为通讯作者。

　　论文信息：

　　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

　　相关论文：

　　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