否定对形容词的神经表征产生削弱效应而非反转效应

背景介绍

人类语言处理的一个显著特点是我们能够将储存的字汇元素——即词汇——按需组合起来，从而灵活地生成或改变当前的意义。这一过程的核心在于我们如何实时构建意义表征。尽管关于句法结构生成的研究已取得稳定进展并引发了富有成效的讨论，但关于新语义配置如何随着时间推移被表示的研究则相对较少。约翰霍普金斯大学的研究团队基于现有文献，专门研究了语言中的否定操作如何影响词语语义表示，特别是形容词。这项研究为理解人类大脑如何在实时中代表意义变化提供了一块基石。

论文来源

这篇题为“Negation mitigates rather than inverts the neural representations of adjectives”的论文由Arianna Zuanazzi、Pablo Ripollés、Wy Ming Lin、Laura Gwilliams、Jean-Rémi King和David Poeppel联合撰写，分别来自纽约大学心理学系、纽约大学音乐与音频研究实验室（MARL）、德国图宾根大学海克特教育科学与心理学研究所、斯坦福大学心理学系和法国巴黎PSL大学高等师范学院等机构。此论文发表于《PLOS Biology》期刊上的doi为10.1371/journal.pbio.3002622，发布时间是2024年5月30日。

研究内容和方法

研究工作分为两部分：行为实验和神经生理实验（MEG）。

实验1：行为实验（连续鼠标轨迹追踪）

研究团队设计了一个在线行为实验，追踪在读取否定和非否定短语时形容词表征的变化。实验分为两部分：一个初试（78名参与者）和一个无反馈的复试（55名参与者）。在实验中，参与者阅读由两个修饰词及形容词组成的短语，并基于每个短语的整体语义在标尺上进行评分。

研究设计中包含的修饰词有“not”和“really”，形容词则被选为极性名词对，如“bad-good”、“cold-hot”等。参与者的鼠标轨迹数据提供了动态变化的数据，反映了词语和短语理解的过程。

• 反应时间分析：实验结果显示，参与者对高极性形容词（如“good”）反应快于低极性形容词（如“bad”），对非否定短语（如“really good”）的反应也快于否定短语（如“not good”）。这一结果支持了前人研究中否定短语处理难度较高的观点。

• 连续鼠标轨迹分析：结果显示，否定短语的最终解释位于语义标尺的中间位置，但从不完全与肯定性极性词汇的解释重叠。此外，否定短语的最终解释较肯定短语更加多变，表明否定操作将形容词的最终解释向反义词方向移动，但永远不会完全反转。

实验2：MEG实验

在MEG实验中，参与者阅读短语并决定一个探针数字是否反映短语的整体意义。MEG数据提供了跟踪形容词表征的演变过程，主要使用时间和空间解码方法。

• 时间解码分析：单词特性的时间解码结果显示，“really”和“not”的解码在第一个修饰词后120到740ms的时间窗内显著。极性对（如“bad-good”）的解码在形容词开始后90到410ms的时间窗内显著。

• 时间和空间解码分析：分辨低极性和高极性词语的解码准确度在左侧颞叶、颞上回和颞中回脑区域显著，表明这些区域参与了词汇-语义表征和组合。

• 否定对形容词表征的影响分析：研究评估了否定操作在实时语义构建上的功能，通过两种互补的解码方法（generalization和prediction）测试了四种假设：无影响（no effect）、减弱（mitigation）、反向（inversion）和改变（change）。结果显示，否定短语的形容词表示在初步表征阶段仅被弱化，而非反转或改变。这一结果从神经层面支持了行为数据中“否定并不反转形容词的意义，而是减弱其表征”的结论。

Beta波动力学

为了探讨否定是否通过抑制机制运作，研究团队对beta波功率进行了时频分析。结果显示，左侧运动感觉区在肯定短语与否定短语处理期间低beta和高beta波功率显著高于肯定短语，进一步支持了否定可能通过通用抑制系统运作的假设。

研究意义和价值

这项研究采用时间分辨行为和神经成像方法，加上多变量解码技术，为理解否定操作如何影响词汇-语义表示提供了新的见解。研究展示了否定作用在形容词处理的早期语义加工阶段作为削弱机制的神经证据。此外，这一研究铺设了理解人类大脑在组合结构中的意义变化过程的基础，对于语言理解、认知模型的构建以及人工智能在自然语言处理领域的应用都具有重要启示。

综上所述，本文为否定操作在词汇-语义表示中的功能提供了一种合理的解释，揭示了否定在早期语义加工阶段通过通用抑制系统削弱词汇表征的机制。未来，进一步研究则可更多关注不同语境中的否定操作如何影响更复杂的语义和句法表征，从而补充当前的研究成果。