ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 5, с. 566-575
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ^^^^ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821+612.825
ДВЕ СЕМАНТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ МОЗГА ДЛЯ БЫСТРОГО И МЕДЛЕННОГО РАЗЛИЧЕНИЯ АБСТРАКТНЫХ И КОНКРЕТНЫХ СЛОВ
© 2007 г. И. Р. Ильшченок, О. В. Сысоева, А. М. Иваницкий
Институт вышей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва
e-mail: inrosil@mail.ru Поступила в редакцию 26.02.2007 г.
Принята в печать 16.05.2007 г.
В большинстве исследований процессы семантической обработки связывались с изменением поздних (300-800 мс) компонентов вызванных потенциалов. Однако в последние годы были получены данные о том, что человек может воспринимать смысл предъявляемых ему слов значительно быстрее. В настоящей работе были изучены механизмы семантического анализа написанных абстрактных и конкретных слов в четырех экспериментальных сериях: 1) чтение слов на экране монитора; 2) простая классификация всех предъявляемых слов на категории абстрактных или конкретных; 3) усложненная, т.е. выборочная, классификация слов, написанных только определенным цветом с подсказкой, какого цвета будет предъявлено слово; 4) усложненная классификация слов только определенного цвета без предварительной подсказки. Были выявлены ранние (40-100 мс) различия вызванных потенциалов мозга при сравнении ответов на абстрактные и конкретные слова, преимущественно в правых фронтальных отделах в случае простого чтения слов, и в более дорзальных отделах в случае решения задачи на простую классификацию. Характерными для всех случаев эксплицитной классификации слов оказались различия поздних (450-700 мс) компонентов в левой фронтальной зоне. Полученные результаты указывают на существование двух семантических систем: быстрой, имплицитной, системы, связанной с активацией правой фронтальной области, и медленной, эксплицитной, системы классификации слов, которая преимущественно связана с активностью левой фронтальной области. Отношение между двумя системами, до известной степени, реципрокно: быстрая система может тормозиться введением задания на классификацию слов.
Ключевые слова: вызванные потенциалы мозга, семантический анализ, абстрактные слова, конкретные слова, внимание, ранние компоненты вызванных потенциалов.
Two Semantic Brain Systems of Rapid and Slow Differentiation of Abstract and Concrete Words
I. R. Ilyuchenok, O. V. Sysoeva, A. M. Ivanitskii
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow
e-mail: inrosil@mail.ru
In the previous studies, semantic processing was repeatedly found to be reflected in the late (300-800 ms) components of event-related potentials (ERP). However, a human may catch the meaning of the words much earlier. In this work we investigated brain mechanisms of semantic analysis of abstract and concrete written words in four experimental conditions: 1) simple reading (a subjects had to read words to him/herself); 2) simple classification (a subjects had to classify presented words into abstract and concrete categories); 3) cued and 4) uncued selective classification conditions (a subject had to classify only the words typed in a particular color). In the simple reading condition, early (40-100 ms) differences between the ERPs to concrete and abstract words were found mostly in the right frontal areas. During simple classification, the early differences between the ERPs were observed in more dorsal areas. Differences in the late ERP components (450-700 ms) in the left frontal area were characteristic of all cases of explicitly classified words. The findings suggest the existence of two semantic systems: a rapid implicit system which involves the right frontal cortex and can be suppressed by task demands, and a slow explicit system of word classification involving, predominantly, the left frontal area.
Key words: event-related potentials (ERP), semantic analysis, abstract words, concrete words, attention, early components.
Чтение написанных слов включает анализ орфографии, фонетики и семантики. Стандартная модель процесса чтения слов постулирует последовательную обработку признаков написанного текста. При этом собственно семантическая обработка, такая как различение абстрактных и конкретных слов, отражается в динамике поздних компонентов вызванного потенциала (N400) [5, 14, 24].
Однако существуют данные, которые говорят о наличии более быстрой системы семантического анализа. Так, при быстром предъявлении серий зрительных стимулов (rapid serial visual presentation), когда слова текста предъявляли последовательно, по одному, в одном и том же месте зрительного поля, скорость чтения и понимания слов могла составлять 1652 слова в 1 мин., т.е. около 36 мс на одно слово
[18]. Эксперименты с маскировкой стимулов также подтверждают существование быстрой системы. В работе Л. Силверта эмоциональные слова предъявляли в течение промежутка времени, более короткого, чем индивидуальный порог, необходимый для его опознания (1540 мс). Однако такие слова все равно вызывали более сильную кожно-гальваническую реакцию (КГР) по сравнению с нейтральными [22]. Сходные результаты были получены и в исследовании, когда замаскированные, "нечитаемые", слова оказывали влияние на восприятие слов, которые предъявляли следом за ними
[19].
Однако результаты поведенческих экспериментов, так же как данные КГР, не дают прямого указания, что семантический анализ происходит в течение 100-200 мс после стимула. Возможно, информация только поступает в мозг, а семантическая обработка происходит позднее, параллельно с другими процессами. Определенные доказательства против такой трактовки отсроченного параллельного анализа дают результаты исследований движения глаз. Средняя продолжительность фиксации взора составляет около 250 мс, но время, необходимое для подготовки следующего движения глаз, составляет 50-150 мс [21]. Продолжительность фиксации изменяется в зависимости от степени трудности лексического и семантического анализа, и определенный уровень такого анализа необходим для возникновения движения глаз. Так, ошибки в тексте немедленно влияют на движение глаз, следовательно, семантическая обработка происходит уже во время фиксации взора, а не после нее, в конце прочитанного предложения [3, 4].
Ранние различия в корковой активности, связанные с обработкой слов разных семантических категорий, также поддерживают идею существования системы более быстрого семантического анализа, чем отсроченной параллельной семантической обработки. Так, было показано, что смысловое значение слова влияет на корковую активность уже через 80 мс после его предъявления [23]. На эмоциональные и нейтральные слова мозговые ответы различались уже на этапе 100-140 мс [15]. Различия в картах электрических потенциалов на слова-существительные и глаголы показаны в диапазоне 116-172 мс [10]. Многоразовые магнито-энцефалографические эксперименты, проведенные с одним испытуемым, установили, что более сильные ответы возникают на слова со значительными мультимодальными ассоциациями по сравнению с другим словесным материалом уже через 100 мс после предъявления [17].
Целью настоящей работы была оценка мозговых систем, вовлеченных в процессы имплицитного (неявного) и эксплицитного (явного) различения слов по такому достаточно сложному критерию, как образность (абстрактность/конкретность). Для того чтобы более точно контролировать фактор сознательного усилия при классификации слов, была использована схема с введением избирательного внимания к одной категории слов и игнорирования других, т.е. задание на выборочную классификацию предъявляемых слов. Целью работы было не только исследование возможности быстрого анализа смысла слова, но и анализ механизмов различения абстрактных и конкретных слов. Предстояло сделать выбор между двумя возможными механизмами, описанными ранее в литературе.
Теория двойного кодирования (the dual-coding theory) предполагает, что существуют две системы анализа слова: "лингвистическая", которая оперирует словесной информацией, и "образная", которая оперирует зрительными образами слова [16]. Абстрактные слова оцениваются только "лингвистической" системой, а конкретные - обеими системами. В соответствии с этим подходом можно ожидать различной топографии ВП на абстрактные и конкретные слова. Другой подход [20] предполагает существование одной вербальной системы, которая участвует в анализе как абстрактных, так и конкретных слов. Но так как конкретные слова вызывают большее количество ассоциаций, активность этой системы различна при обработке слов разных семантических групп.
Корковая топография ВП на абстрактные и конкретные слова в этом случае должна быть сходной, а различия проявляться в амплитуде компонентов ВП.
МЕТОДИКА
Схема опыта. В эксперименте приняли участие 11 человек (правши, 22-45 лет, 3 женщины, 8 мужчин) с нормальным или скорректированным до нормального зрением, без нарушений функции чтения.
Испытуемые находились в экранированной, звукоизолированной темной комнате, в положении сидя в кресле, на расстоянии 170 см от 14" монитора. В качестве стимулов на черном экране монитора предъявляли слова двух цветов - зеленого (RGB: 0 150 0) или сиреневого (RGB: 128 0 128) - в количественном соотношении 1:1. Длина слов 4-7 букв, размер букв 2.93.1 см, слова предъявляли в центре экрана. Стимулы включали абстрактные слова ("стиль", "воля" и др.) и конкретные слова ("автобус", "стол", "поле" и др.) в соотношении 1:1. Экспертную семантическую оценку проводили на расширенной группе испытуемых (20 человек) с определением степени абстрактности/конкретности по шкале от 1 до 9. Численные значения оценки частоты встречаемости слов были взяты из частотного словаря С.А. Шарова (http://www.artint.ru/projects/frqlist.asp).
Эксперимент состоял из четырех серий:
1) простое чтение слов на экране монитора,
2) простая классификация всех предъявленных слов на категории абстрактных или конкретных, 3) усложненная, т.е. выборочная, классификация только слов определенного цвета с подсказкой; в качестве подс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.