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類屬和主題關系分離表征的腦機制

2023-03-24 17:57王曉曦馬瑞敏
心理研究 2023年6期
關鍵詞:頂葉顳葉語義

王曉曦 馬瑞敏 胡 娜

(昆明學院學前與特殊教育學院,昆明 650214)

1 引言

類別是指一組具有相同特征的事物, 而類別概念是指我們對這一組事物的心理表征。 分類是指人們能夠區(qū)別對待不同的事物, 并對不同的事物做出不同的反應,是人類認識世界的一項最基本的活動,也是人類思維的基礎 (Ashby & O’Brien, 2005)。人們在分類時通常會使用兩種類別概念: 一種是基于共享相似性形成的類屬概念(taxonomic relation)(如:麻雀-喜鵲);另一種是根據(jù)事物共同出現(xiàn)的事件或者情節(jié)形成的主題關系(thematic relation)(如:咖啡-牛奶)。 這兩種分類方式都是人類最常用的分類方式, 了解這兩種類別概念的存儲和加工模式對研究人類認知加工具有重要價值。

2 類屬關系和主題關系發(fā)展的年齡差異

早期的研究者認為幼兒初期主要依靠主題關系分類,隨著年齡增長后轉向基于類屬關系分類。在一項早期的研究中,研究者使用了“三角任務”讓被試進行分類,每一組材料有三個物品,這三個物品兩兩之間可組合為主題關系或類屬關系。 研究者讓參與者按照自己的標準進行分類,結果發(fā)現(xiàn)4~6 歲的幼兒傾向于按照主題分類;10~20 歲的青少年傾向于使用類屬關系分類;66~85 歲的老年人又傾向于按主題進行分類(Smiley & Brown, 1979)。 同時期其他有關分類的研究也發(fā)現(xiàn)了這樣的模式, 按照類屬關系分類的偏好隨年齡增長,到65 歲以后出現(xiàn)下降趨勢;65 歲以上的老年人更傾向于使用主題關系進行分類(Cicirelli, 1976)。

Arias-Trejo 和Plunkett(2009)對嬰兒采用跨通道注視偏好范式與啟動范式相結合的方式進行的研究發(fā)現(xiàn), 人類在嬰兒時期就已經(jīng)同時具有了類屬和主題兩種概念上的聯(lián)結。 研究者先在聽覺通道向嬰兒呈現(xiàn)詞語(啟動詞-目標詞),隨后呈現(xiàn)圖片(目標物-分心物), 結果發(fā)現(xiàn)21 個月大的嬰兒已經(jīng)表現(xiàn)出對相關關系的認知, 出現(xiàn)對有關系詞對的注視偏好,但18 個月的嬰兒還沒有出現(xiàn)這種能力。 在該實驗中, 研究者使用的材料并未區(qū)分類屬關系和主題關系,既有“貓-狗”這樣類屬關系的材料,也有“公園-樹木”這樣的主題相關的材料,該研究結果說明人類嬰兒在21 個月的時候就已經(jīng)對這兩類關系建構了語義上的聯(lián)結 (Arias-Trejo & Plunkett,2009)。 Blaye 和Bonthoux(2001)對3~5 歲的學前兒童的分類方式進行了系統(tǒng)的研究, 讓幼兒針對同一物體的不同屬性進行分類。 結果顯示:3 歲的兒童已經(jīng)同時出現(xiàn)了類屬關系和主題相關兩種分類模式,但是還不能根據(jù)具體情況來進行有偏向的選擇;4~5 歲的兒童可以根據(jù)具體的線索在分類方式上發(fā)生相應的改變(Blaye & Bonthoux, 2001)。 Blaye 等人(2006) 進一步研究了幼兒分類靈活性的發(fā)展過程,研究對象是5~10 歲的兒童。 結果顯示5 歲兒童對類屬關系的把握很弱, 對類別成員和非類別成員未能很好區(qū)分,10 歲兒童已經(jīng)基本接近成人水平,6~7歲是類屬關系分類能力發(fā)展最快的一個時期(Blaye et al., 2006)。 在一項使用人造詞的研究中,研究者通過一系列句子讓成年被試先理解人造詞的含義,然后使用人造詞為啟動詞進行語義判斷任務。 結果發(fā)現(xiàn), 與人造詞具有類屬關系的詞語誘發(fā)的N400小于無關詞匯, 這一結果說明成人在學習新詞匯時更偏好將新詞匯整合到具有類屬關系的語義網(wǎng)絡中(Ding et al., 2017)。

主題相關物體之間的聯(lián)結與經(jīng)驗有關, 因此主題關系長期以來被認為是兒童比較偏愛的分類方式;而類屬關系基于類別成員間本質屬性的相關,被認為是成人傾向于使用的分類方式。 但是隨著研究的不斷深入, 研究者發(fā)現(xiàn)主題相關并不僅僅是兒童偏愛的分類方式,成人也會采用這種分類方式,這種選擇可能與年齡無顯著相關, 而是與任務目的關系密切。 Lin 和Murphy(2001)使用一系列(10 個)的行為實驗對成人的分類方式進行研究, 對比了受教育程度、性別、認知方式等因素的影響,結果顯示受教育程度等因素并沒有對成人的分類方式產(chǎn)生顯著影響, 成人總是使用最有利于任務完成的分類方式。如,當進行特征推理時,成人傾向于選擇類屬關系,但是在進行相似功能推理時則傾向于選擇主題關系。這說明成人并非是偏好類屬關系,而是在分類方式的選擇上更具有針對性, 在成人身上主題分類也是一種非常重要的分類模式。

從以上研究可以看出, 類屬關系和主題關系是并存于人腦中的兩種重要的概念表征模式, 人類在嬰兒時期就已經(jīng)發(fā)展出這兩種概念表征。 兩種分類方式發(fā)展的年齡和速度不均衡, 并且適用的情景不同。這可能與研究任務所需要的認知資源有關:以往的研究中有的使用語義材料,有的使用圖畫材料;在判斷任務上有語義判斷任務也有示例匹配任務,這些任務的難度并不相同, 這些額外的因素都可能影響人們對不同類別關系的選擇。 在跨年齡段的研究中發(fā)現(xiàn), 只有控制了物體的視覺相似性之后才會發(fā)生從主題相關到類屬相關的轉變 (Unger et al.,2016)。 在另一項對兒童認知靈活性的研究中發(fā)現(xiàn),在需要更多執(zhí)行功能的自由分類任務中, 認知靈活性的轉折發(fā)生在10~11 歲(該年齡組被試可以同時按照類屬和主題兩種關系進行分類),而在對執(zhí)行功能要求較低的“三角”迫選任務中,8~9 歲組的兒童就能表現(xiàn)出較好的認知靈活性。 在該研究中仍然出現(xiàn)了低齡組(6~7 歲)傾向于基于主題關系進行分類的趨勢(Coni et al., 2019)。 另外,從基于主題關系分類到基于類屬關系分類這一轉變可能與受教育程度有關系, 閱讀能力較差的兒童在詞匯選擇任務中傾向于按照主題關系選擇, 而閱讀能力較好的兒童傾向于按照類屬關系選擇 (Nation & Snowling,1999)。

總的來說, 在兒童期由于思維具有直觀形象性的特點, 與經(jīng)驗相關的主題關系會得到兒童更多的關注;而類屬關系相對來說規(guī)則更為復雜,不易被覺察到, 所以當要求年幼被試進行自由分類選擇的時候,主題關系分類更占優(yōu)勢。而隨著思維和執(zhí)行功能的發(fā)展, 成年人能夠屏蔽表面相似性的干擾去關注事物的本質聯(lián)系, 從而更加偏好基于類屬關系進行分類。 同時人們對分類的偏好也在一定程度上受到教育的影響,學校教育中更強調(diào)類屬關系的重要性,強調(diào)類屬關系指向事物的本質聯(lián)系, 這也促進了人們對類屬關系的認知。

3 類屬關系和主題關系加工的時間進程差異

類屬和主題關系的加工在時間進程上存在著差異。在使用語義判斷任務的研究中,對自然物(例如:水果-動物)進行判斷的時候,類屬關系的判斷速度快于主題關系;但是對人造物(例如:工具-家具)進行判斷的時候, 對主題關系的判斷快于類屬關系(Kalénine & Buxbaum, 2016)。 眼動研究中發(fā)現(xiàn)類屬和主題關系可能會被同時激活, 在一項針對成人的眼動研究中,使用聽覺呈現(xiàn)詞語,同時屏幕上會呈現(xiàn)目標詞以及與目標詞有類屬和主題關系的分心詞, 該研究結果發(fā)現(xiàn)目標詞的出現(xiàn)會平行地激活它的類屬相關及主題相關詞, 但是在進行相似性選擇的時候, 被試更傾向于選擇與目標詞有類屬相關的詞語。 研究者使用“視覺世界”范式對類屬和主題關系進行研究,被試聽到一個詞后會看到四幅圖片,包括一張類屬相關的圖片, 一張主題相關的圖片和兩張無關圖片。對被試眼動軌跡的追蹤顯示,被試對具有語義聯(lián)系的圖片注視多于無關圖片, 對主題相關圖片的注視早于類屬相關圖片 (Mirman &Graziano, 2012a)。 在近期使用3D 圖片進行的眼動研究中也出現(xiàn)了被試對主題相關的圖片注視更早的現(xiàn)象(Federico & Brandimonte, 2019)。

在使用事件相關電位的研究中發(fā)現(xiàn)主題關系的加工主要與早期腦電成分(N1 和P3)有關,這也進一步支持了主題關系的激活在時間進程上早于類屬關系(Wamain et al., 2015)。Maguire 等人(2010)使用腦電技術對類屬關系和主題關系進行了研究,在該實驗中, 類屬關系和主題關系的腦電波幅并未顯示出差異,但是事件相關頻譜震蕩分析(event-related spectral perturbation, ERSP)出現(xiàn)了差異:θ 能量(theta power) 在主題關系中強度大于類屬關系,主要分布在大腦的右前部,而α 能量(alpha power)在類屬關系條件下強于主題關系, 主要分布在大腦頂部。 這一結果顯示這兩種不同的關系可能具有不同的神經(jīng)結構網(wǎng)絡, 主題關系可能需要記憶系統(tǒng)的參與, 而類屬關系則更需要抑制能力和注意資源(Maguire et al., 2010)。在Chen 等(2014)的進一步研究中使用語義啟動范式對比了具有層級的類屬概念關系(樹-松樹)和沒有層級的主題關系的時間加工進程,實驗將主題關系細分為特征關系(金子-金黃色)、生產(chǎn)關系(蜜蜂-蜂蜜)、腳本關系(房間-帳篷),并使用無關關系(無關關系由一個真詞和一個假詞構成)作為對照組。研究結果發(fā)現(xiàn)除了生產(chǎn)關系之外,其他相關關系的反應時都顯著短于無關條件,出現(xiàn)啟動效應; 腦電結果顯示是否具有概念層級并沒有在腦電波幅上產(chǎn)生影響, 無關詞在200~400ms誘發(fā)了比相關詞大的N400,不同關系的相關詞之間N400 波幅無差異; 但生產(chǎn)關系在400~550ms 引發(fā)了比其他所有相關關系更小的位于前額葉的負波,研究者認為這一波幅的減小是因為相比于不太突出的層級關系, 生產(chǎn)關系在知識結構上具有更明顯的聯(lián)結; 主題關系的加工需要更多的記憶卷入(Chen et al., 2014)。

上述研究顯示出對主題關系的加工時間進程要早于類屬關系, 但是這兩類關系的加工存在一定的領域特殊性,在自然概念范疇類屬關系判斷更快,但是在人造物范疇主題關系判斷更快。 主題關系和類屬關系加工背后可能存在不同的加工機制: 主題關系的加工與經(jīng)驗相關,依賴于提取記憶信息;而類屬關系加工需要抽取事物的特征進行比對, 需要更高的抑制控制能力。

4 類屬關系和主題關系加工的腦區(qū)差異

4.1 前顳葉與類屬關系

當前在語義概念的存儲研究中, 比較有影響力的是 “中央-輻射” 模型 (Lambon Ralph, 2014;Ralph et al., 2016,; Rice, et al, 2018)。 該模型認為我們對事物特征信息的表征廣泛地分布在大腦皮層的各個區(qū)域(例如,顏色信息分布在視覺皮層區(qū)域,味道信息分布在嗅覺皮層相關區(qū)域),這些信息會匯聚到一個中心。 當我們對這些匯聚的感覺信息進行運算之后,就能形成或者“抽象”出對某一類事物的表征,例如,顏色、形狀、氣味等信息。 當人們面對新事物的時候, 這個中心就會將新事物的特征與已有的概念表征進行對比, 從而確定新事物的類屬或者相關性信息。

已有的研究表明信息匯聚的“中心”位于大腦的前顳葉(anterior temporal lobes,ATL)(Ralph et al.,2016)。 前顳葉是與語義表征密切相關的腦區(qū),在對該區(qū)域功能的研究中發(fā)現(xiàn)前顳葉區(qū)域與命名、物體/面部識別、分類以及社會性概念表征有關(Gainotti,2011; Cicirelli, 1976; Rice et al., 2018)。 對中風、語義性癡呆病以及阿茲海默癥人群的研究發(fā)現(xiàn),前顳葉與所有概念的表征都有關系(Joubert et al.,2017; Ralph et al., 2007)。 尤其是語義癡呆性病人, 他們的疾病主要是與雙側的顳前腹側和顳極區(qū)域的萎縮及代謝異常有關。 在對健康被試和語義癡呆病人的對比研究中發(fā)現(xiàn),健康被試的ATL 區(qū)域與其他感知覺相關腦區(qū)有更好的聯(lián)結 (Acosta-Cabronero et al., 2011; Guo et al., 2013)。 這些研究明確地顯示出前顳葉是跨模態(tài)信息匯聚的中心。 研究者使用經(jīng)顱磁(rTMS)刺激正常被試的前顳葉區(qū)域,讓這一區(qū)域的神經(jīng)連接暫時受損,然后進行語義判斷任務。 結果發(fā)現(xiàn)他們出現(xiàn)了與語義性癡呆患者相同的癥狀, 而刺激其他位置則不會出現(xiàn)該癥狀(Pobric et al., 2010)。 該研究進一步明確了在語義信息的加工中, 前顳葉區(qū)域起到了整合信息的作用。

在對前顳葉區(qū)域的進一步研究中發(fā)現(xiàn), 在該區(qū)域的前部存在著一條與類別層級有關的通路, 前顳葉區(qū)域前部有一個“分層的” 表征中心 (Clarke &Tyler, 2015; Rice et al., 2015)。 這條與概念層級有關的表征通路與類屬關系具有更密切的關系。 語義性癡呆的病人會出現(xiàn)同一層級的概念混淆(例如,使用“貓”代替“狗”),也會出現(xiàn)使用上一級的概念代替下一層級的概念(例如,使用“動物”代替“狗”)。除了語義性癡呆病人外, 另外在一些前顳葉損傷的病人中也發(fā)現(xiàn)他們在進行類屬語義判斷的時候存在困難(Durey, 2012),對具有類屬關系的圖片進行命名的時候也出現(xiàn)困難(Schwartz et al., 2011)。 在對先天性盲人概念的研究中發(fā)現(xiàn)顳葉前部與概念的可感知性和客觀性有關,盲人不可感知的概念(例如:彩虹)與背側前顳葉有關;抽象概念(例如:自由)與側部前顳葉有關;可感知的概念(例如:杯子)與中部前顳葉有關(Striem-Amit et al., 2018)。 這些研究明確顯示出前顳葉區(qū)域與概念的抽象程度、 概念的層級結構密切相關,而層級結構只存在于類屬關系中,所以, 前顳葉區(qū)域是類屬關系表征和加工的核心區(qū)域。

除了概念層級之外, 類屬關系的表征與概念間的相似性密切相關。以往研究顯示,前顳葉區(qū)域與事物相似性判斷有關(Clarke et al., 2011; Lehky &Tanaka, 2016), 與生物和非生物的識別有關(Martin, 2010),與人臉識別(Harry et al., 2016)、社會性概念的識別有關(Wang et al., 2019)。 這些研究結果都表明前顳葉與類屬關系的表征和加工有密切的關聯(lián)。具有類屬關系的樣例之間共享某些特征,共享特征越多的類別(如人臉),在識別的時候前顳葉的激活程度越大,而識別相似性較低的類別(例如,工具、動物等)前顳葉激活較弱。 這可能表示前顳葉在對類別關系的識別中最主要的作用就是對特征的抽取和判斷(Clarke & Tyler, 2015)。

4.2 顳頂葉區(qū)域與主題關系

梳理已有研究發(fā)現(xiàn), 前顳葉區(qū)域與類屬關系表征更為密切, 而主題關系與顳頂葉區(qū)域關系密切(Mirman et al., 2017)。 類屬關系和主題關系的分離表征在某些疾病,如失語癥、中風病人身上表現(xiàn)尤為明顯, 在這些特殊案例的身上可以看到一種能力受損而另一種能力相對完好的情況。 這種情況說明類屬關系和主題相關應該具有分離的存儲機制,否則一種能力受損,另一種能力難以完好保持。專門針對類屬和主題這兩類關系的磁共振研究顯示, 類屬關系是激活了雙側視覺皮層 (cuneus, BA 18),主題關系則激活了雙側的顳頂葉網(wǎng)絡, 包括頂下小葉(inferior parietal lobules:IPL, BA 40),以及顳中回(middle temporal gyri:MTG, BA 39/21/22), 左側IPL 和MTG 在可操作類別中激活更為明顯,右側IPL 和MTG 總體上在人造物中比自然物激活更大。這一結果顯示類屬關系和主題關系的概念是基于不同系統(tǒng)加工的。 類屬關系主要依賴于視覺相似性加工, 而主題關系則激活了空間加工的相關區(qū)域(Kalénine et al., 2009)。 Schwartz 等(2011)對中風后失語癥病人的研究也發(fā)現(xiàn)了主題關系和類屬關系表征分離的證據(jù)。他們對86 名中風后失語的患者進行了圖片命名測試,并分別記錄了主題關系(例如,將“蟲子”反應為“蘋果”)和類屬關系(例如,將“梨”反應成“蘋果”)的錯誤率,以及反應過程的核磁共振數(shù)據(jù)。行為數(shù)據(jù)顯示,類屬關系的錯誤率遠遠高于主題關系(比率大約為5:1),磁共振結果發(fā)現(xiàn)類屬關系錯誤主要位于左側前顳葉 (left anterior temporal lobe: L-ATL),而主題關系判斷錯誤的相關區(qū)域主要位于左側的顳頂交界處 (left temporal parietal junction: L-TPJ),主題關系判斷激活程度最大的腦區(qū)為左側角回。

類似的研究結果也出現(xiàn)在左半球中風的患者研究中, 顳頂葉特異性病變損害了對動作相關主題關系的敏感性, 例如 “酒瓶-開瓶器”(Tsagkaridis et al., 2018)。 另外一項fMRI 研究發(fā)現(xiàn)與健康被試相比, 左側腦中風患者表現(xiàn)出更差的人造物識別能力和人造物主題關系判斷能力, 在進行了基于體素的病變-癥狀圖分析 (Voxel-based esion-Symptom Mapping :VLSM) 之后發(fā)現(xiàn)這些功能損傷主要與左側后顳葉有關(Kalénine & Buxbaum, 2016)。 對顳頂區(qū)域受損的失語癥病人的研究發(fā)現(xiàn), 該區(qū)域的損傷影響了主題關系的理解, 但是對類屬關系沒有影響(Mirman & Graziano, 2012b)。 在一項非入侵性的腦刺激研究中, 研究者使用經(jīng)顱磁直流電刺激(tDCS) 對大腦的左側顳中回和左側額下回進行刺激,同時要求被試進行詞匯判斷。 研究結果顯示,刺激左側顳中回的時候會抑制主題關系的判斷, 但這兩個區(qū)域的刺激不影響類屬關系的判斷(Henseler et al., 2014)。 在一項專門針對類屬關系和主題關系的核磁共振研究中發(fā)現(xiàn), 類屬相似性激活了前顳葉區(qū)域, 但是主題相關激活了顳頂葉的邊緣上回(Geng & Schnur, 2015)。

顳頂葉中后部區(qū)域上有重要的視覺性語言中樞——角回,角回圍繞在顳葉的顳上溝末端部分。角回是視覺性語言中樞(閱讀中樞),也是與語義加工關系密切的腦區(qū)。 無論是在口頭語言還是書面語言的加工中都發(fā)現(xiàn)了角回的激活 (Binder et al.,2009),在對聲音、操作以及抽象概念的判斷任務中也發(fā)現(xiàn)了角回的激活(Bonner et al., 2013)。 該區(qū)域的激活與知覺運動特征的辨別有關,如,顏色、形狀、聲音、視覺運動、動作(Fernandino et al., 2016;Price et al., 2015)。 從這些研究中可以看出,角回有著和前顳葉類似的功能, 也是各種模態(tài)的信息匯聚的區(qū)域。 角回區(qū)域的語義加工主要與主題關系有關。關于顳葉中后部與主題關系的研究發(fā)現(xiàn),與主題判斷相關的腦區(qū)都分布于角回及其周邊位置。 近期也有一些研究確認了角回與主題關系加工的明確聯(lián)系。 在一項對健康成年人進行的功能磁共振研究中發(fā)現(xiàn),主題和類屬關系都激活了左側顳中回區(qū)域,除此之外,主題關系還額外地激活了左側角回(de Zubicaray et al., 2013)。 在對主題關系進行更細致地研究中發(fā)現(xiàn), 角回的激活與主題關系的詞匯語義判斷有關(Lewis et al., 2015),而顳頂交界處與具有主題關系的物體判斷有關(Kalénine et al., 2009)。角回還對那些與同一個事件有關的詞語加工敏感,例如“吃肉”和“吃得快”都與“吃”有關。這可能表明:角回與動作表征、 動詞的加工有關(Boylan et al.,2015); 同時, 角回與時間和空間關系的加工有關(Bonnici et al., 2016)。 主題關系是一組根據(jù)事物的外部特征或者共同出現(xiàn)的頻率形成的關系,例如,“刀子-叉子”,它們在空間和時間上經(jīng)常一起出現(xiàn),在動作上也有相似的操作, 而角回與動作加工、時間、空間概念的加工關系密切,所以角回在主題關系的加工中起著重要作用。

5 類屬關系和主題關系分離表征的腦機制

通過上述豐富的研究可以看出類屬關系和主題關系確實存在分離的加工和存儲模式, 但是可以看到在兩類概念的表征中都需要對感知運動信息進行加工,例如,顏色、形狀、空間關系等。 已有的研究發(fā)現(xiàn)前顳葉和角回都具有匯聚信息進行加工的功能,這個功能類似交換機, 但是交換機本身并不存儲信息,概念信息本身存儲在其他區(qū)域(Pulvermüller &Fadiga, 2010)。 因此,除了關注前顳葉和顳頂葉區(qū)域外還需要關注與它們相關聯(lián)的其他腦區(qū)。

5.1 前顳葉相關的功能腦區(qū)聯(lián)結

已有的研究顯示, 前顳葉主要與類屬關系的加工相關,顳葉中后部區(qū)域與主題關系的加工相關,但無論是顳葉前部還是中后部區(qū)域本身都不是信息存儲的位置。 類屬關系和主題關系的加工都需要感知覺信息、記憶、注意力的參與,這兩種關系加工的背后可能有不同的神經(jīng)通路, 涉及與顳葉相關聯(lián)的其他腦區(qū)。

前顳葉區(qū)域與類屬關系加工密切相關, 已有研究顯示前顳葉區(qū)域與嗅周皮層(perirhinal cortex)有直接關聯(lián)(Wright et al., 2015)。嗅周皮質與復雜物體(如人臉) 的相似性判斷有關(Suzuki & Naya,2014)。 在一項使用大鼠的研究中發(fā)現(xiàn),嗅周皮質損傷的大鼠在非常復雜和中等復雜的紋理辨別學習任務中出現(xiàn)困難,但可以完成低復雜紋理辨別。研究還發(fā)現(xiàn)海馬損傷不影響紋理相似性判斷(Ramos,2014),嗅周皮層不僅對視覺相似性敏感,也對概念相似性敏感(Mirman et al., 2017)。 前顳葉與嗅周皮層的聯(lián)結可能為類屬關系的判斷提供了便利,能夠對概念的特征、相似性進行更準確地判別。

除了與嗅周皮質的聯(lián)結外, 研究發(fā)現(xiàn)左側前顳葉還與顳側裂(temporosylvian) 語言網(wǎng)絡有密切關聯(lián),這個網(wǎng)絡還包括左側額下回(IFG)以及顳中回區(qū)域(MTG)(Hurley et al., 2015)。研究還發(fā)現(xiàn)前顳葉與腹側前額葉(vPFC)、顳中后回區(qū)域(pMTG)有直接關聯(lián) (Jackson et al., 2016; Pascual et al.,2015)。這些研究顯示出前顳葉區(qū)域與前額葉負責執(zhí)行控制的區(qū)域有著密切的關聯(lián), 在以往的研究中也有研究者提出在類屬判斷中需要更多的認知控制資源, 前顳葉與前額葉相關區(qū)域的關聯(lián)可能表明在類屬關系的判斷中這個聯(lián)結回路能夠提供更多的認知控制資源。

5.2 顳頂葉區(qū)域相關功能腦區(qū)聯(lián)結

與類屬關系基于特征的判斷不同, 主題關系可能與記憶有更密切的關系, 阿茲海默癥病人的主題關系判斷比類屬關系困難 (Joubert et al., 2017),位于顳頂葉后部的角回與海馬有密切的聯(lián)系(Seghier, 2013)。 已有的研究發(fā)現(xiàn)角回對事件相關的主題關系敏感; 同時對海馬的研究中發(fā)現(xiàn)海馬與加工情境性的時空關系有關(Eichenbaum, 2013),在對情景記憶的研究中發(fā)現(xiàn)情景記憶網(wǎng)絡包括海馬、 內(nèi)側前額皮質以及左側角回 (Thakral et al.,2017)。關于事件的知識,例如“是什么”“何時”“在哪里”這樣的信息是在內(nèi)側顳葉(海馬位于內(nèi)側顳葉)進行加工的(Ramanan et al., 2018)。結合這些研究結果, 我們可以推測角回與海馬之間的聯(lián)結能夠促進對情境中事件相關細節(jié)、時空關系的加工,從而幫助主題關系的判斷。

除了與情景記憶關系密切之外, 顳頂區(qū)域與視覺區(qū)運動區(qū)域關系密切, 左側顳頂皮質剛好在視覺運動皮層前部。磁共振研究發(fā)現(xiàn),左側顳頂后部病變(包括和視覺運動區(qū)域的損傷)會讓病人對人造物的主題關系判斷變慢(Kalénine & Buxbaum, 2016)。同時, 有研究發(fā)現(xiàn)顳頂葉區(qū)域還存在著一個對意圖進行推斷的網(wǎng)絡(Ortigue et al., 2009)。

5.3 前顳葉與顳頂葉的關系

無論是在類屬關系還是主題關系中, 類別內(nèi)部的樣例都會共享某些知覺特征。通常在類屬關系中,樣例之間往往共享形狀(蘋果-梨)和顏色(植物-樹木)特征,進行類屬概念判斷的時候往往需要依賴這些靜態(tài)的特征。但是在主題關系中,樣例之間的聯(lián)結往往是基于位置、運動、動作等動態(tài)的特征,主題關系往往是基于某一事件、某一情景來進行組織的。從這種觀點出發(fā), 類屬關系和主題關系的本質可能是一致的,只是它們依賴的底層感知運動特征不同。

基于這種假設, 與類屬關系相關的前顳葉區(qū)域以及和主題關系加工相關的顳頂葉區(qū)域可能是兩個不同的信息匯聚中心, 負責提取不同的感知覺信息進行類屬或者主題關系的加工。 已有的研究表明前顳葉和顳葉中后部都是各種模態(tài)的信息匯聚和加工的區(qū)域 (Binder et al., 2009; Binder & Desai,2011)。 在對顳葉功能細分的梳理中發(fā)現(xiàn),前顳葉區(qū)域是與“是什么”有關的視覺通路,同時該區(qū)域也與加工顏色和形狀的下顳葉(inferior temporal lobe)區(qū)域鄰近(Coutanche & Thompson-Schill, 2015)。 而顳頂葉區(qū)域主要與“在哪里”“怎么做”有關的視覺通路有關。頂葉皮層與空間關系識別、空間工作記憶關系密切, 頂葉損傷會引起空間視覺受到影響(Whitlock, 2017)。 該區(qū)域也與事物的空間整體性識別有關(Lestou et al., 2014),更為特別的是在一種叫做“刺激失認癥”的病例中,病人不能同時識別超過一個的刺激(如果有兩個刺激就會忽略掉另一個),該病癥與顳-頂-枕葉聯(lián)合區(qū)的損傷有關 (Cui et al.,2021)。這種特殊的病例也顯示出顳頂葉區(qū)域與空間認知存在密切的關系。除了空間關系外,顳頂區(qū)與動作、事件識別有關,該區(qū)域在進行動作概念及事件概念相似性判斷的時候表現(xiàn)出比物體概念判斷更高的激活(Bedny et al., 2014)。 研究發(fā)現(xiàn),與工具相關的名詞以及對工具操作的動詞主要激活了顳中回和顳上回后部(Tyler et al., 2003),在對句子理解的研究中發(fā)現(xiàn),當要求被試識別被描述者動作的時候,右側顳頂部表現(xiàn)出比識別被描述者個人特征更大的激活(Ma et al., 2012)。 雖然當前的較多研究都發(fā)現(xiàn)了類屬關系與主題關系有相對分離的加工機制,但是也有研究發(fā)現(xiàn)前顳葉區(qū)域同樣也參與到了主題關系的加工中(Peelen & Caramazza, 2012)。 這也就表明主題關系和類屬關系雖然在一定程度上有各自分離的加工機制, 但是這兩種關系的加工可能并不是截然分開的。

總的來說, 如果以加工需要的事物特征不同來區(qū)別類屬和主題關系的加工, 那么前顳葉和顳頂葉區(qū)域可能是匯聚不同信息的兩個中心, 分別為類屬和主題關系抽取合適的信息進行加工, 但這一假設還有待進一步的研究來檢驗。

6 總結與未來研究展望

6.1 關注類屬與主題關系的發(fā)展性研究

類屬關系和主題關系都是人類認知加工中的重要概念聯(lián)結方式,是人們形成概念網(wǎng)絡的重要基礎。分類方式的行為學研究發(fā)現(xiàn)人們在幼年時期就已經(jīng)能夠同時使用類屬和主題兩種關系進行分類, 有的研究發(fā)現(xiàn)分類偏好隨年齡增長, 從幼年偏好主題分類向成年偏好類屬關系變化。 但同樣也有研究發(fā)現(xiàn)分類方式主要與任務要求有關,而與年齡無關。這種年齡相關的變化并不一定能夠代表分類能力的發(fā)展趨勢, 這種變化更多的可能是與任務要求、 實驗材料、受教育程度等因素有關系。類屬關系和主題關系的判斷難度并不一樣,類屬關系具有層級結構,同一個概念的樣例間具有較大的相似性等因素都可能影響其加工過程。 雖然有研究表明人類在嬰兒時期就已經(jīng)形成類屬和主題關系的表征, 但是它們各自的發(fā)展趨勢以及兩種語義表征之間的關系是如何發(fā)展變化的還有待進一步明確。 在研究這兩類關系表征的時候還需要考慮認知控制能力、 記憶力等因素發(fā)展的影響。

6.2 關注學習方式對類屬和主題關系加工的影響

類別學習方式和類別存儲方式具有直接的關系,不同的學習方式將決定概念的存儲方式。在類屬關系的學習過程中會激活對應的多個區(qū)域, 如感知覺加工區(qū)域、 記憶相關區(qū)域以及認知控制的相關區(qū)域,而這些區(qū)域包括多種組合方式,不同的學習方式會形成不同的表征(Ashby & O’Brien, 2005)。 在概念的學習中,至少包括內(nèi)隱/外顯、程序性/陳述性等學習方式。 對于類屬關系,較多進行外顯的學習,例如,在生物類別中,教師會通過外顯的方式告知學生分類的規(guī)則,如鳥類,是有喙,有羽毛,有翅膀等特征; 但對于主題關系則很多時候是通過內(nèi)隱的方式來進行學習,如碗、筷都屬于餐具這個類別,并不是由于碗、筷有外顯特征或規(guī)則的一致性,而是由共同出現(xiàn)的頻率決定的,主題關系的表征更為內(nèi)隱。在已經(jīng)報告過的類別失認癥中,大多是類屬關系失認,而較少出現(xiàn)主題關系失認, 這一結果與內(nèi)隱記憶更少受到影響的趨勢一致。在這兩種關系中,類屬關系存在明顯的規(guī)則, 其表征會卷入更多的認知控制相關的區(qū)域;但主題關系則更依賴于經(jīng)驗,其表征則會卷入更多的記憶相關區(qū)域。 而在陳述性和程序性學習方面,當前的研究更多地對語義類別進行研究,語義類別的形成主要是基于陳述性的學習。 對基于程序性學習形成的動作類別的研究相對較少, 將來可以更多地關注程序性類別的學習和表征。

6.3 關注與語義概念表征相關腦區(qū)間的聯(lián)結

已有的研究發(fā)現(xiàn), 類屬關系的表征和加工更多地與前顳葉區(qū)域有關, 主題關系的表征主要與顳頂葉區(qū)域有關。 無論是在語義判斷、圖片分類,還是詞圖匹配測試中都發(fā)現(xiàn)了類屬關系和主題關系的加工具有各自分離的神經(jīng)機制。 無論是在加工的時間進程(腦電、眼動研究),還是在大腦具體參與加工的區(qū)域(功能磁共振研究)都有區(qū)別。 當前大量的研究關注前顳葉在類屬關系中加工的作用, 也著力研究顳頂葉區(qū)域在主題關系加工中的作用, 但是這兩種語義關系的表征和加工不是單獨存在于某一個特定腦區(qū), 還需要考慮腦區(qū)之間的功能和結構上的聯(lián)結關系。概念表征涉及大腦的多個區(qū)域,對某些關鍵區(qū)域的研究,如前顳葉、梭狀回、左腹側前額葉、海馬、視覺皮層等, 對這些關鍵腦區(qū)的研究以及不同腦區(qū)如何在類屬和主題關系判斷中進行協(xié)作將有助于我們明確這兩類關系在頭腦中的加工模式。 將來的研究可以通過對實驗任務進行調(diào)整來研究不同腦區(qū)之間聯(lián)結對語義關系表征的加工模式。例如,已有研究表明類屬關系判斷需要更多的認知控制能力。 在對任務進行設計的時候可以設置需要不同認知控制能力程度的材料,如控制物體的相似性程度等。通過這樣的設計可以幫助我們進一步明確與認知控制相關的腦區(qū), 如前額葉是如何與前顳葉一起為類屬關系判斷服務的。而主題關系與記憶關系密切,不同的記憶類型, 如內(nèi)隱和外顯的程度都可能會對主題關系判斷產(chǎn)生影響, 對不同記憶任務的選擇和對比也將幫助我們進一步明確主題關系加工的神經(jīng)回路。

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