句法加工的脑机制(3)
总的来说，以不同方法和不同的任务进行的研究结果表明，额叶、颞叶的某些区域，特别是左侧额叶和颞叶的某些区域参与了句法的加工。但是各个研究所表明的具体的脑区位置并不完全相同。
3 问题与争论
尽管ERP和功能成像技术已经使句法加工的脑定位研究称为可能，并且已经涌现了一批有价值的研究。但是脑的极端复杂性和技术手段的相对落后，以及相应的实验设计本身存在的缺点使有关研究对这一问题的回答尚不能令人满意。以下是引起争论较多的几个问题。
3.1 句法加工与工作记忆
根据经典的工作记忆理论[33]，在句子理解过程中工作记忆的参与是必要的，特别是加工句法复杂的句子，工作记忆的负荷将会加重。如前文所述，在脑成像研究中分离句法加工的一种重要手段是操纵句法的复杂性，认为句法复杂句与句法简单句条件下脑反应的差别可以看作是由句法加工导致的。以这种方法分离句法加工，一般发现布罗卡区，特别是pars opercularis 的局部脑血流量显著增加[27,28,30]。然而，复杂条件与简单条件的差别除了句法复杂性以外，还有工作记忆负荷的差别，两种条件下脑反应也许是由工作记忆负荷的差别导致的。而且，也有研究发现，在多种条件下工作记忆负荷的增加会导致布罗卡区的激活。Fiebach等加工Filler-Gap Dependencies句子的fMRI研究[34]和Cooke等加工antecedent-gap linkages的fMRI研究[35]发现，在某些句子成分与语境进行语法和语义整合以前必须保持在记忆中时，左侧额下皮层得到了激活。可以看出，在一定程度上，工作记忆负荷的增加和句法复杂性的增加所产生的脑激活是一致的，因此，很可能通过句法复杂性的操作进行的脑成像研究所得到的脑激活的原因是一样的，即工作记忆负荷的增加，而句法操作的特异化脑区有可能不在布罗卡区。
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3.2 句法加工与语义加工
在正常的句子理解中，句法和语义是结合在一起的。要研究句法的脑机制，必须通过一定的方法将句法和语义进行分离，然而前述分离句法的方法大多没有真正的将句法和语义分离开。在句法复杂句和句法简单句的比较中，虽然语义完全相同而只有句法不同，但是句法复杂句与句法简单句相比，其语义的操作方式也很可能是不同的。例如以下两个句子：
Men that assist women are helpful.
Women that men assist are helpful.
尽管字数相同、意义一致，但是进行语义理解过程中形成心理表征时，意义单元进入心理表征的顺序也是不同的，因此所形成的脑成像差异是因为意义表征建立过程的差别还是句法操作所导致的差别也是有疑义的。通过句法违反研究句法加工是一种用ERP研究句法加工常用的方法，并且稳定的得到了(E)LAN和P600/SPS，然而这种方法同样不能避免语义加工。从理论上讲，句法违反的检测需要在一定的语境中，而语境信息表征的建立是在对句子中单词的意义解释的基础上建立的，因此句法违反所得到的脑激活区域必然在较大程度上是由语义加工所导致的。多项fMRI研究表明，操纵句法复杂性和句法违反大多导致双侧颞叶和双侧额叶的激活[17,18,20~23]。而某些fMRI研究也表明，句子理解中的语义加工也导致同样区域的激活[36]。这种重合有两种可能，一种可能是，语义和句法加工的脑区可能是重合的，另一种可能是，前述有关句法加工的研究没有真正分离出句法加工，因此这些研究所声称的脑区也未必是句法特异性的。
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3.3 句法理解与句法产生
句法加工既包括句法理解也包括句法产生，那么句法理解和句法产生是否涉及同样的脑区呢？已经有大量研究表明布罗卡区在言语产生中的重要作用，那么对于句法产生，布罗卡区是否参与呢？Dogil等进行了事件fMRI研究，结果表明在言语产生中，句法加工不但导致预期的布罗卡区的激活，还发现了维尔尼克区和小脑的激活[37]。布罗卡区和维尔尼克区的激活与句法理解过程的脑反应是一致的，然而小脑的激活出乎意料。由于在该研究中的配对相减实验设计使两种条件下除了句法加工外其余的条件也是完全一样的，因此小脑的激活应该是句法加工的结果。有研究表明，小脑也会参与一些高级认知功能[38]，也有研究表明小脑会参与句法理解加工[39, 40]，这进一步表明小脑参与句法加工是完全有可能的。然而多数句法理解的研究没有发现小脑的参与，因此有可能仅在有限的条件下，句法加工会导致小脑的激活。那么到底句法理解、句法产生与小脑以及其它大脑皮层的关系是怎样的呢？显然，这还需要进一步的研究。
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3.4 早期加工与晚期加工
如前所述，根据Frederici的句子理解的三阶段模型[5]，句子理解分为三个阶段，第一和第三阶段涉及句法加工，其中第一个阶段为LAN所反映的纯句法阶段；第三阶段为P600所反映的多种类型信息的整合。LAN和P600的极性、潜伏期和头皮分布都是不同的，因此第一和第三阶段所涉及的句法加工的脑区也是不同的。Friederici等[9]、Kotz等[10]和Wassenaar等[19]的研究发现了脑损伤的不同部位对于第一和第三阶段句法加工的影响也是不一样的，但是他们的结果并不完全一致。Friederici等发现左侧额叶的损伤主要影响第一阶段加工，也对第三阶段加工有一定的影响[9]。Kotz等发现左侧颞前叶影响第一阶段的句法加工而不影响第三阶段，而右侧颞前叶对第一和第三阶段的加工都不影响[10]。Wassenaar等发现，布罗卡失语症患者的P600/SPS效应(第三阶段加工)被减弱和延迟[19]。从以上的研究可以看出，各个脑区对第一和第三阶段的加工的影响是不一样的，然而很多研究并未考虑句法加工的阶段问题，而是直接比较句法复杂和句法简单的句子，或者对没有意义的句子和正常的句子进行比较，这样比较所获得的激活的脑区可能既包括第一阶段的加工，也包括第三阶段的加工，因此无法真正澄清负责特定句法加工的脑区。
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4 小结与展望
总的来说，目前人们对句法加工的脑机制进行了大量的研究，这些研究通过不同的实验设计说明，额叶的某些区域、颞叶的某些区域，甚至顶叶和小脑的某些部位都会影响句法加工。但是，由于各个研究自身存在的某些缺陷，加上人脑本身又是极其复杂，因此这些研究所得出的结果尚难以定论。对于这一问题目前还存在很多争论，要真正揭示大脑如何进行句法加工之谜，还需要设计更加科学的实验进行研究。
在未来的研究中，需要充分考虑工作记忆与句法加工的关系；控制语义对句法加工的影响；分清句法理解与句法加工；分离出各个不同阶段的加工。另外，还应考虑不同语言的特异性以及不同个体之间的个别差异问题。当然，句法加工的脑定位研究要真正取得进展，除了利用各种手段控制无关因素外，还要依赖于脑成像技术的进一步发展与成熟。
参考文献
[1] Kaan E, Swaab T Y. The brain circuitry of syntactic comprehension. Trends Cognitive Science, 2002, 6(8): 350~356
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3 问题与争论
尽管ERP和功能成像技术已经使句法加工的脑定位研究称为可能，并且已经涌现了一批有价值的研究。但是脑的极端复杂性和技术手段的相对落后，以及相应的实验设计本身存在的缺点使有关研究对这一问题的回答尚不能令人满意。以下是引起争论较多的几个问题。
3.1 句法加工与工作记忆
根据经典的工作记忆理论[33]，在句子理解过程中工作记忆的参与是必要的，特别是加工句法复杂的句子，工作记忆的负荷将会加重。如前文所述，在脑成像研究中分离句法加工的一种重要手段是操纵句法的复杂性，认为句法复杂句与句法简单句条件下脑反应的差别可以看作是由句法加工导致的。以这种方法分离句法加工，一般发现布罗卡区，特别是pars opercularis 的局部脑血流量显著增加[27,28,30]。然而，复杂条件与简单条件的差别除了句法复杂性以外，还有工作记忆负荷的差别，两种条件下脑反应也许是由工作记忆负荷的差别导致的。而且，也有研究发现，在多种条件下工作记忆负荷的增加会导致布罗卡区的激活。Fiebach等加工Filler-Gap Dependencies句子的fMRI研究[34]和Cooke等加工antecedent-gap linkages的fMRI研究[35]发现，在某些句子成分与语境进行语法和语义整合以前必须保持在记忆中时，左侧额下皮层得到了激活。可以看出，在一定程度上，工作记忆负荷的增加和句法复杂性的增加所产生的脑激活是一致的，因此，很可能通过句法复杂性的操作进行的脑成像研究所得到的脑激活的原因是一样的，即工作记忆负荷的增加，而句法操作的特异化脑区有可能不在布罗卡区。
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3.2 句法加工与语义加工
在正常的句子理解中，句法和语义是结合在一起的。要研究句法的脑机制，必须通过一定的方法将句法和语义进行分离，然而前述分离句法的方法大多没有真正的将句法和语义分离开。在句法复杂句和句法简单句的比较中，虽然语义完全相同而只有句法不同，但是句法复杂句与句法简单句相比，其语义的操作方式也很可能是不同的。例如以下两个句子：
Men that assist women are helpful.
Women that men assist are helpful.
尽管字数相同、意义一致，但是进行语义理解过程中形成心理表征时，意义单元进入心理表征的顺序也是不同的，因此所形成的脑成像差异是因为意义表征建立过程的差别还是句法操作所导致的差别也是有疑义的。通过句法违反研究句法加工是一种用ERP研究句法加工常用的方法，并且稳定的得到了(E)LAN和P600/SPS，然而这种方法同样不能避免语义加工。从理论上讲，句法违反的检测需要在一定的语境中，而语境信息表征的建立是在对句子中单词的意义解释的基础上建立的，因此句法违反所得到的脑激活区域必然在较大程度上是由语义加工所导致的。多项fMRI研究表明，操纵句法复杂性和句法违反大多导致双侧颞叶和双侧额叶的激活[17,18,20~23]。而某些fMRI研究也表明，句子理解中的语义加工也导致同样区域的激活[36]。这种重合有两种可能，一种可能是，语义和句法加工的脑区可能是重合的，另一种可能是，前述有关句法加工的研究没有真正分离出句法加工，因此这些研究所声称的脑区也未必是句法特异性的。
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3.3 句法理解与句法产生
句法加工既包括句法理解也包括句法产生，那么句法理解和句法产生是否涉及同样的脑区呢？已经有大量研究表明布罗卡区在言语产生中的重要作用，那么对于句法产生，布罗卡区是否参与呢？Dogil等进行了事件fMRI研究，结果表明在言语产生中，句法加工不但导致预期的布罗卡区的激活，还发现了维尔尼克区和小脑的激活[37]。布罗卡区和维尔尼克区的激活与句法理解过程的脑反应是一致的，然而小脑的激活出乎意料。由于在该研究中的配对相减实验设计使两种条件下除了句法加工外其余的条件也是完全一样的，因此小脑的激活应该是句法加工的结果。有研究表明，小脑也会参与一些高级认知功能[38]，也有研究表明小脑会参与句法理解加工[39, 40]，这进一步表明小脑参与句法加工是完全有可能的。然而多数句法理解的研究没有发现小脑的参与，因此有可能仅在有限的条件下，句法加工会导致小脑的激活。那么到底句法理解、句法产生与小脑以及其它大脑皮层的关系是怎样的呢？显然，这还需要进一步的研究。
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3.4 早期加工与晚期加工
如前所述，根据Frederici的句子理解的三阶段模型[5]，句子理解分为三个阶段，第一和第三阶段涉及句法加工，其中第一个阶段为LAN所反映的纯句法阶段；第三阶段为P600所反映的多种类型信息的整合。LAN和P600的极性、潜伏期和头皮分布都是不同的，因此第一和第三阶段所涉及的句法加工的脑区也是不同的。Friederici等[9]、Kotz等[10]和Wassenaar等[19]的研究发现了脑损伤的不同部位对于第一和第三阶段句法加工的影响也是不一样的，但是他们的结果并不完全一致。Friederici等发现左侧额叶的损伤主要影响第一阶段加工，也对第三阶段加工有一定的影响[9]。Kotz等发现左侧颞前叶影响第一阶段的句法加工而不影响第三阶段，而右侧颞前叶对第一和第三阶段的加工都不影响[10]。Wassenaar等发现，布罗卡失语症患者的P600/SPS效应(第三阶段加工)被减弱和延迟[19]。从以上的研究可以看出，各个脑区对第一和第三阶段的加工的影响是不一样的，然而很多研究并未考虑句法加工的阶段问题，而是直接比较句法复杂和句法简单的句子，或者对没有意义的句子和正常的句子进行比较，这样比较所获得的激活的脑区可能既包括第一阶段的加工，也包括第三阶段的加工，因此无法真正澄清负责特定句法加工的脑区。
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4 小结与展望
总的来说，目前人们对句法加工的脑机制进行了大量的研究，这些研究通过不同的实验设计说明，额叶的某些区域、颞叶的某些区域，甚至顶叶和小脑的某些部位都会影响句法加工。但是，由于各个研究自身存在的某些缺陷，加上人脑本身又是极其复杂，因此这些研究所得出的结果尚难以定论。对于这一问题目前还存在很多争论，要真正揭示大脑如何进行句法加工之谜，还需要设计更加科学的实验进行研究。
在未来的研究中，需要充分考虑工作记忆与句法加工的关系；控制语义对句法加工的影响；分清句法理解与句法加工；分离出各个不同阶段的加工。另外，还应考虑不同语言的特异性以及不同个体之间的个别差异问题。当然，句法加工的脑定位研究要真正取得进展，除了利用各种手段控制无关因素外，还要依赖于脑成像技术的进一步发展与成熟。
参考文献
[1] Kaan E, Swaab T Y. The brain circuitry of syntactic comprehension. Trends Cognitive Science, 2002, 6(8): 350~356
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