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跨学科研究大团队在《自然》子刊发文揭示汉语句法语义加工的大脑机制

作者:胡建华 来源:今日语言学 时间: 2022-06-07
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  编者按:

  中国社会科学院语言研究所胡建华教授作为共同第一作者在Nature子刊Nature Human Behaviour发表语言脑科学研究重要论文。

  论文链接:

  https://www.nature.com/articles/s41562-022-01334-6

 

  深圳市神经科学研究院、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院谭力海教授团队,复旦大学附属华山医院神经外科吴劲松/路俊锋教授团队(复旦大学神经外科研究所脑功能实验室)和中国社会科学院语言研究所胡建华教授(中国社会科学院“登峰战略”资助计划“心理语言学——语言的获得与发展”特殊学科)组成的跨学科研究大团队,于北京时间2022年5月26日晚在Nature子刊Nature Human Behaviour发表了一篇题为《句法和语义处理在人脑额下回的不同时空表征》( “Distinct spatiotemporal patterns of syntactic and semantic processing in human inferior frontal gyrus” )的语言脑科学研究重要论文。

  深圳市神经科学研究院谭力海教授和华山医院神经外科吴劲松教授为论文的通讯作者;华山医院神经外科实习生、上海医学院本科生诸言明(现为哈佛大学在读博士生),深圳大学徐敏副教授,华山医院神经外科路俊锋副主任医师,中国社会科学院语言研究所胡建华教授为论文的共同第一作者。该项研究成果体现了语言学学者与脑科学、神经科学专家之间完美的跨学科合作。

  该项成果采用毫米级别的高密度皮质脑电技术(high-density ECoG),首次发现汉语句法加工和语义加工在左侧额下回存在显著的时间和空间分离,证实了汉语句法加工在神经层面上的独立性。

  汉语有没有独立的句法模块(module)?

  这在汉语语言学界是一个有争议的问题。有人认为汉语当然有独立的句法模块,这一独立的句法模块是一种内在的结构知识。只有假设句法这一独立模块的存在,才可以恰当地解释儿童语言获得的迅速性和一致性问题。但也有不少人认为汉语是一种意合语言,其句法实际上是语用法,这就等于说汉语没有独立的句法模块。

  当然,要回答以上问题,首先须要明白什么是句法。按照生成语法学的观点,句法代表人类的语言能力,而语言能力是一种结构化(structuring)能力。结构化能力,指的是生成和分析等级结构(hierarchical structure)的能力。这一结构化能力可以完全不涉及语义。请看以下例句:

  (1)Colorless green ideas sleep furiously.

  例句(1)是Chomsky(1957:15)用以证明句法独立存在的经典例句。英语母语者会认为这一例句符合英语句法,但在语义上却是不成立的。下面的例句(2)虽然使用了与例句(1)一样的词语,但却不符合句法,因为例句(2)中的成分没有被结构化(structured),所形成的不是合法的句法结构。

  (2)*Furiously sleep ideas green colorless. 

  Chomsky(1957:15)举出的例句(4),则反映了另一种情况:语义没有问题,但句法却有问题。

  (3)The book seems interesting.

  (4)*The child seems sleeping.

  就像理解合法的例句(3)的语义一样,英语母语者也完全可以明白例句(4)是什么意思,但是却不接受例句(4)。究其原因,就是因为例句(4)违反了句法选择(Syntactic Selection)。句法的结构化能力,包含句法选择能力,而句法选择能力是一种结构成分组配能力。

  学界之所以有人认为汉语不具有独立的句法模块,原因之一就是他们认为汉语并不讲究句法选择,而是用意合法造句。比如,汉语的及物动词似乎可以无选择地自由带宾语,如(5)所示;另外,汉语不及物动词似乎也可以像及物动词一样带宾语,如(6)所示。

  (5)吃食堂/大碗/父母;一锅饭吃十个人

  (6)跑项目/博士点;王冕死了父亲

  (5-6)似乎表明汉语的结构成分可以以意合的方式自由组配,汉语中不存在句法选择限制。

  英语中也存在类似的情况,例如:

  (7) She drank him under the table.(Goldberg 1995: 157)

  (8) He ate himself sick.(Goldberg 1995: 192)

  (9) Sam cut himself free.(Goldberg 1995: 194)

  (10) She cried herself to sleep. (Goldberg 1995: 192)

  (11) He sneezed the napkin off the table. (Goldberg 1995: 9)

  我们显然不能用以上英语例句来证明英语也用意合法造句,其结构成分可以根据语义需要进行自由组配,没有什么句法选择限制。

  实际上,以上英语例句和汉语例句(5-6)一样,涉及特定的构式(construction)。但是,特定构式的存在并不能证明英语没有句法。以上例句不能证明英语的及物动词可以无选择地带宾语,也不能证明英语的不及物动词可以自由地带宾语,当然更不能证明英语没有句法选择限制,因为我们绕不开例句(1-4)所示的情况。

  英语例句(4)显示,在英语中,词语的组配受句法制约。实际上,在汉语中,词语的组配也受句法制约。请看以下例句:

  (12)*他打算明天的调查。

  (13)*小王打算黄头发。

  (胡建华2013:12)

  我们明白(12)和(13)要表达什么意思,但这两个例句却是不合法的。“打算”是动词,可以带宾语,但是不能选择名词词组做宾语。我们可以说“他打算调查这件事”,但不能说“他打算这件事的调查”。虽然“黄头发”可以做谓语(如:小王黄头发),但我们不能说“小王打算黄头发”,而是只能根据表达的需要在“黄头发”前面加上一个合适的动词,如“小王打算染/选/留/找/看黄头发”。

  例句(12)和(13)之所以不合法,是因为违反了C-选择(Categorical Selection,语类选择)限制。C-选择限制是句法选择限制。“打算”这类动词选择小句做宾语,但不选择名词词组做宾语。动词对宾语的选择,除了受C-选择限制,还受S-选择(Semantic Selection,语义选择)限制。例句(14)中的动词“邀请”在语义上须选择一个有生命的名词词组做宾语。“手环和戒指” 虽然是名词词组,满足“邀请”的C-选择要求,但却无法满足其S-选择的要求,因此这个例句与英语例句(1)一样,在语义上不成立。

  (14)#女孩邀请了手环和戒指。

  语言学家关注的句法独立性问题,脑科学家同样也很关注。句法的独立性问题涉及语言加工的神经机制,对这一问题的研究不仅有助于科学地认识大脑,也对有关患者开颅手术中语言功能区的定位、保护有重要的医学参考价值。

  大脑加工语言的过程非常精细,且具有显著的动态特性,这自然给语言神经机制的研究带来了巨大的挑战。已有的神经影像研究发现句法和语义加工都激活额下回和颞中/下回在内的额颞网络,但对于句法加工和语义加工是否分属不同的特异性脑区这一问题,却一直没有定论。由于时间和空间分辨率所限,传统的脑成像和头皮脑电技术并不能在精细时空尺度上考察句法和语义各自加工的独立性。

  自2018年1月开始,深圳市神经科学研究院、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院谭力海教授团队,复旦大学附属华山医院神经外科吴劲松/路俊锋教授团队(复旦大学神经外科研究所脑功能实验室)和中国社会科学院语言研究所胡建华教授(中国社会科学院“登峰战略”资助计划“心理语言学——语言的获得与发展”特殊学科)组成跨学科研究大团队,针对汉语句法语义的大脑加工问题做了长达四年多的跨学科合作研究。近期,该项研究取得了重要进展。该跨学科大团队采用毫米级别的高密度皮质脑电技术,首次发现汉语句法加工和语义加工在左侧额下回存在显著的时间和空间分离,从而揭示汉语句法加工在神经层面上具有独立性。

  跨学科研究大团队通过高密度皮质脑电技术(时间分辨率为毫秒级别,空间分辨率为毫米级别)记录了语言加工的关键脑区——左侧额下回的神经活动(图1c )。研究中采用句法/语义违反范式(两种句法违反(SYN-P和SYN-C)和一种语义违反(SEM)),让被试者对视觉呈现的汉语句子进行判断(图1a )。

图1  研究范式以及语义与句法违反任务的不同神经响应

  

  通过分析70Hz-150Hz的神经活动(high gamma波),该跨学科研究大团队发现左侧额下回的不同电极对句法违反和语义违反表现出不同的神经响应(图1e)。进一步分析发现大多数响应电极选择性地对句法违反或语义违反之一做出强烈反应(图2a,2b),并且这些对句法违反或语义违反特异响应的电极在空间上并非聚类在一起,而是离散地分布在额下回(图2c-f)。此外,在神经响应的时间维度上,研究团队发现局部短语结构的句法加工显著早于语义加工(图3)。

图2  句法加工和语义加工的空间表征

图3  句法加工和语义加工的时间表征

  跨学科研究大团队的研究证明:人脑左额下回中的不同亚区分别负责汉语句法加工和语义加工。该项研究揭示了汉语句法加工在神经层面上的独立性,为汉语存在独立的句法模块提供了重要的神经科学证据,从而有力地支持了Chomsky提出的普遍语法理论。

 

参考文献

  Chomsky, N. 1957. Syntactic Structures. Berlin: Mouton de Gruyter.

  Goldberg, A. E. 1995. Constructions: A Construction Grammar Approach to Argument Structure. Chicago: The University of Chicago Press.

  胡建华,2013,句法对称与名动均衡——从语义密度和传染性看实词,《当代语言学》第1期。

  胡建华,2021,作为经验科学的形式语言学:思想与方法,《北京第二外国语学院学报》第5期。