在L2层次句法构建中分离抽象性与粒度：一项ERP研究

《Journal of Neurolinguistics》：Decoupling abstractness and granularity in L2 hierarchical syntactic building: An ERP study

　　•第二语言学习者通过P600机制在神经层面构建层次化结构。•第二语言熟练度提升会使句法处理从延迟整合转变为即时整合。•高熟练度的第二语言学习者具备抽象的句法处理能力。•即便在第二语言熟练度较高时，仍存在类似母语者的句法处理精细度不足的问题。•某种维度上的差异为D/PM框架与SSH框架提供了调和依据。

引言
在人际交流中，说话者生成新句子以及听话者理解这些句子都依赖于共同的层次化句法规则。人类大脑能够将线性组织的语言输入转化为层次分明、结构复杂的心理表征，这一能力远远超越了非人类灵长类动物仅依靠相邻元素之间简单过渡概率进行顺序处理的能力（Hauser等人，2002年）。因此，构建层次化句法结构的能力被视为人类语言处理的核心基础。与这一观点相一致的是，强极简主义论认为层次化句法结构是人类语言的关键特征（Chomsky，2000年）。这类结构是通过“合并”这一句法操作构建的，所谓合并是指将两个句法对象（X和Y）递归地组合成一个新对象（Z）（Berwick & Chomsky，2016年；Chomsky，1995年、2000年）。作为语言的核心生成引擎，“合并”被认为能够解释有限语言元素如何被无限运用（Berwick等人，2013年；Tanaka等人，2019年）。

关于第二语言学习者在构建层次化句法结构时的神经机制，现有研究已取得一定进展。具体而言，一些研究采用了句法违反范式，探讨第二语言学习者如何处理不同类型的违反现象，包括词序违反（Andersson等人，2019年；Tuninetti等人，2016年）、句法范畴违反（Fromont等人，2020年；Mueller等人，2005年）以及形态句法违反（Chang & Wang，2016年；Zhang等人，2017年）。句法范畴规则或某些形态句法约束的违反会干扰层次化句法结构的构建。例如，Rossi等人（2006年）运用事件相关电位技术发现，高熟练度的第二语言学习者在处理句法范畴违反现象时（比如动词错误地出现在限定词之后），所表现出的ELAN（早期左侧前负波）、LAN以及P600效应与母语者极为相似。相反，低熟练度的学习者则表现出更长的P600潜伏期和更低的波幅，这说明高熟练度有助于实现近乎母语水平的句法处理。与这种由熟练度决定的观点一致，Chang和Wang（2016年）发现，中等熟练度的第二语言学习者在处理语义违反和句法-语义违反时会出现N400效应，而高熟练度的学习者在处理形态句法违反（比如被动句中动词形式错误）以及句法-语义违反时则会出现P600效应，这表明其处理方式正从以语义驱动转向以句法为基础。此外，Isel（2007年）报告称，高熟练度的第二语言学习者在处理存在论元结构违反的第二语言短语时，会先出现额部负波，随后是晚期前负波。这一结果被解读为分别反映了自动的句法短语构建过程以及后续的补偿性概念-语义分析过程。然而，句法违反范式主要是为了捕捉检测和修正不合语法规则的输入所带来的神经认知成本。因此，尽管这些研究有效证明了第二语言学习者具备错误检测或修正的能力，但它们主要描述的是大脑对结构构建失败的响应，而非结构构建的生成过程。所以，对句法异常敏感性的证据并不一定能揭示第二语言学习者在理解语法结构时将线性语言输入转化为层次化句法结构的精确神经机制。因此，有必要转变研究重点，探讨在处理语法上结构完整的语句时，各个成分是如何逐步构建的。

除了句法违反范式之外，近期研究越来越多地采用频率标记范式来探究大脑对语言层次结构的追踪机制。通过使用固定音节时长的语音材料，研究人员可以分别追踪在不同预定义频率下的音节、短语和句子的神经同步现象。例如，Blanco-Elorrieta等人（2020年）使用了由四个单音节单词组成的序列（比如“Big rocks block roads”），每个音节的时长为250毫秒，这样整体的音节率为4赫兹。由于每两个单词构成一个短语，每两个短语构成一个句子，这种设计便能分别以2赫兹和1赫兹的频率追踪短语层面和句子层面的信息。他们的研究结果表明，虽然对音节的神经同步与语言经验无关，但对短语层面的追踪则同时受到噪声和语言熟练度的影响：只有那些语言熟练度较高的双语者才能在声音干扰的情况下保持稳定的短语同步。Lu等人（2023年）进一步发现，虽然母语者在所有层次层面都能表现出较强的追踪能力，但第二语言学习者在这一过程中常常会出现中断，尤其是在句子层面。此外，Baus等人（2024年）发现，虽然母语者能够在所有层次层面追踪语言结构，但第二语言学习者则仅将追踪范围限制在音节和短语层面。重要的是，神经同步的幅度与语义不一致现象的检测幅度之间存在关联（比如“Sadly, I lost my cave* today.”），这表明这种同步机制是理解语言的基础机制。

尽管频率标记范式在描述第二语言处理过程中大脑如何追踪语言层次结构方面发挥了重要作用，但关于第二语言层次化句法构建的实时动态机制仍存在未解之谜。该范式擅长将神经追踪表现为一种持续的振荡反应，通过将节奏性同步视为长时间窗口内的整体指标，这种方法能够有效体现层次化表征的平均稳定性。然而，要探究第二语言学习者大脑实现这种持续追踪的底层机制，就需要超越稳态测量方法，去观察实时发生的、逐词逐步构建的结构形成过程。目前，关于这些层次结构逐步构建的具体时间动态机制仍需进一步研究。本研究正是为填补这一空白而展开的，它将研究焦点从整体同步转向逐时刻的逐步处理过程。具体而言，本研究旨在探讨第二语言学习者是如何将单词合并为层次化句法结构的。借助事件相关电位技术的高时间分辨率，我们希望捕捉到支撑这些心理计算过程的实时动态大脑反应。此外，由于句子是由嵌套短语构成的树状层次结构，而“短语闭合”——即某个局部已饱和的成分形成并准备好进行进一步处理的那一点——则是句子生成过程中的重要步骤。因此，本研究还旨在探究第二语言学习者是否能够感知句法节点的闭合状态（开放还是闭合）。至关重要的是，研究第二语言学习者对这类细微句法计算的神经反应，实际上是对浅层结构假说（SSH；Clahsen & Felser，2006a、2006b、2018年）的直接检验。

浅层结构假说基于多路径语言处理模型，这些模型最初是为了解释第一语言处理研究中的某些发现而提出的（参见Ferreira & Patson，2007年；Karimi & Ferreira，2016年；Clahsen & Felser，2018年，第5页）。这些模型认为，句子理解可以通过两条平行路径进行：一条是依赖语法知识（如符号规则和结构原则）的完整解析路径，另一条则是更多依赖词汇-语义、语用、概率以及表层信息的浅层（启发式）处理路径。浅层结构假说认为，在第二语言处理中，浅层路径占据主导地位。这种主导地位可能源于两个原因：第二语言中存在非目标语言特征的语法知识，或者处理系统未能充分利用其所掌握的语法信息。因此，第二语言学习者在在线处理过程中生成的心理表征往往比母语者的更为浅显、细节较少（Clahsen & Felser，2006a，第3页；2018年，第3页）。关于浅层结构假说的实证证据至今仍存在很大争议。一方面，支持该假说的研究指出，第二语言学习者在句法处理方面存在困难；例如，Marinis等人（2005年）通过自定速度的阅读任务发现，即便是一些高熟练度的第二语言学习者在处理长距离关系从句时，也无法利用中间的句法间隙。与能够利用这些间隙的母语者不同，第二语言学习者倾向于依赖填充词与子范畴词之间的直接词汇-语义关联。这一发现支持了这样一种观点，即第二语言学习者在第二语言处理中过度依赖词汇-语义信息。Cao和Yu（2009年）也得出了与Marinis等人（2005年）一致的结论。此外，Guo等人（2009年）运用事件相关电位技术发现，母语者在处理动词子范畴违反现象时会出现句法P600反应，而第二语言学习者则会出现语义N400反应。这一结果表明，由于句法表征能力的局限，第二语言学习者不得不依赖词汇-语义策略。另一方面，也有研究对这一假说提出质疑，他们发现，只要第二语言学习者的熟练度足够高或工作记忆能力较强，他们确实能够利用形态句法信息（比如Durand-López，2024年；Yuan，2017年）。与那些主要研究长距离句法依赖关系、结构歧义或形态句法违反现象的研究不同——这类研究主要关注第二语言学习者面对结构冲突或错误时的反应——本研究则聚焦于层次化单元的生成过程。通过以短语闭合作为观察逐步处理过程精细程度的敏感窗口，我们希望为第二语言者的句法处理是否不如母语者详细这一问题提供有力证据。在浅层结构假说框架下，母语者被认为能够生成足够详细的句法表征，从而支持基于结构的解析——包括层次化的短语结构以及诸如运动轨迹之类的抽象、由结构配置决定的元素——而第二语言学习者生成的表征则缺乏这样的句法细节（Clahsen & Felser，2006a，第31-32页）。在本研究中，“细节较少”可能表现为在第二语言实时理解过程中，大脑对局部短语节点闭合的敏感度较低。因为检测节点闭合需要较为详细的层次化短语结构表征，所以对这种闭合现象的敏感度降低，直接反映了表征的精细度较低。因此，通过比较大脑对节点闭合与非闭合状态的反应，我们就可以探究母语者和第二语言学习者在在线句法处理的精细度上是否存在差异，进而为验证浅层结构假说提供有力证据。

此外，还有一个同样重要的问题，即第二语言层次化表征的内化程度：如果第二语言学习者确实能够将线性输入转化为层次化结构，那么这种能力是否属于抽象层面？采用频率标记范式的各项研究中的实验材料都包含语义信息（Baus等人，2024年；Blanco-Elorrieta等人，2020年；Lu等人，2023年）。皮质追踪与检测语义不一致现象的能力之间存在显著相关性，这一事实表明，第二语言学习者的神经同步很可能在很大程度上依赖于词汇-语义支持（Baus等人，2024年）。目前仍有一个未解之谜，那就是第二语言学习者是否能够在没有词汇-语义内容的情况下，仅依靠句法信息——比如功能词和形态句法线索——来构建层次化结构。解决这一问题实际上就是在直接检验第二语言学习者是否已经内化了抽象的句法规则，这将为明确第二语言句法表征的本质提供关键证据：即这种表征是基于具体的词汇实例，还是已经发展成了一种相对抽象的、基于规则的体系。这一区分与陈述性/程序性模型（D/PM）的框架直接对应（Ullman，2005年、2015年）。该模型认为，在第一语言处理过程中，陈述性记忆系统主要负责支持心理词典，而程序性记忆系统则负责支撑基于规则的思维语法——尤其是层次化的组合关系，以及从抽象表征出发构建复杂结构的能力。对于那些陈述性记忆系统相对更为强大的成年第二语言学习者来说，他们可能在最初的学习和语法处理过程中依赖于这一系统。但随着学习的持续进行，程序性记忆系统有望逐渐掌握第二语言的语法规则，从而使他们的处理方式逐渐接近母语者。不过，关于这种从陈述性记忆向程序性记忆转变的实证证据至今仍不够一致。Liang和Chen（2014年）运用事件相关电位技术和重复启动范式，研究了第二语言熟练度如何影响对形态学上较为复杂单词的处理。研究结果表明，高熟练度的第二语言学习者会出现N400形态学启动效应，而熟练度较低的学习者则没有这种现象，这表明随着熟练度的提高，处理方式正在从依赖词汇存储转向基于规则的分解。此外，Yan等人（2016年）运用功能性磁共振成像启动范式，研究了高熟练度的第二语言学习者如何处理过去时态的词形变化。他们的研究结果显示，规则变化的词形变化能够激活程序性记忆系统以及认知控制区域，而非规则变化的词形变化则无法做到这一点。这些发现表明，第二语言学习者能够在程序性记忆系统和认知控制系统的共同作用下，实现对第二语言特定语法特征的类似母语者的神经机制处理。最近的计算研究也进一步支持了在第二语言技能习得过程中存在这种质的转变（Maie & Godfroid，2025年）。不过，也有其他研究指出，第二语言学习者仍然持续依赖陈述性记忆系统；尤其值得注意的是，即便是一些高熟练度的第二语言学习者在处理形态句法特征时，或在阅读过程中构建心理模型时，仍无法实现完全的程序化处理（Opitz等人，2025年；Bordag等人，2025年）。这种依赖表现为对词汇关联机制或表层语言形式的过度依赖。上述相互矛盾的研究结果表明，现有的实证研究方法可能在区分这两种不同的底层机制方面面临挑战。造成这种不一致性的一个可能原因是，陈述性系统通过检索具体的词汇语义信息来提供补偿性的“支撑”，而这可能会掩盖程序性发展的真实状况。如果存在这种掩盖效应，就很难确定第二语言处理的成功是源于基于规则的程序化还是基于语义的补偿。为了将纯粹的句法计算与这类语义支持分开，有必要在缺乏语义背景的情境下观察该系统。因此，研究第二语言学习者在没有语义内容的情况下构建层次结构的能力，有助于揭示他们的句法处理是否依赖于一种能够独立于语义信息运行的功能性程序系统。最后，本研究旨在连接第二语言研究中两个传统上相互独立的维度：句法分析的精细程度（如SSH理论所提出的）以及陈述性处理与程序性处理之分（如D/PM理论所提出的）。短语闭合为连接这两种理论提供了有效的途径，因为它能够作为衡量句法处理精细程度的敏感指标。D/PM理论关注的是哪一种神经认知系统被激活，而SSH理论则关注表征的层次细节。通过利用短语闭合来考察逐步层次处理的精细程度，本研究探讨了一个关键的理论交叉点：程序性系统的有效激活是否必然要求进行精细的句法计算。这种多维度的方法能够更深入地理解第二语言大脑处理的限制因素及其可塑性。总之，本研究主要解决以下问题：（1）第二语言学习者是如何实时将单词整合为层次化的句法结构的；（2）在这一过程中，他们是否会对局部句法节点的闭合（如短语闭合）敏感；（3）第二语言水平是否会影响这些过程。为了进一步评估第二语言句法表征的抽象程度，第（4）个问题探讨了第二语言学习者是否能够在没有语义内容的情况下，仅依靠句法线索来构建层次结构。具体而言，实验1旨在回答前三个问题，而实验2则专注于研究第四个问题。

本研究采用ERP技术，采用3（刺激类型：单词列表/动词-副词结构/动词-介词结构）×3（组别：高水平的汉语为第二语言的学习者/低水平的汉语为第二语言的学习者/以英语为母语的人）的因子设计。该实验旨在从三个主要方面研究第二语言学习者构建层次化句法结构的神经机制：首先，通过比较单词列表和短语的处理情况，本研究……

实验2是实验1在理论上的直接延伸。实验1的结果表明，无论是低水平还是高水平的第二语言学习者都能构建层次结构，但他们大多对句法节点的闭合并不敏感。关键在于，这两组人在句法整合的时间动态上存在差异：低水平学习者的整合速度较慢，这表明他们依赖于陈述性记忆系统，而高水平学习者则……

通过两项ERP实验，本研究探讨了第二语言学习者构建层次化句法结构背后的神经机制。总体而言，研究结果表明，无论高水平还是低水平的第二语言学习者都具备构建层次结构的能力，且这一能力会随着第二语言水平的提高而增强。高水平学习者甚至能够在没有语义内容的情况下，仅依靠句法线索就能运用这一机制。

本研究通过两项ERP实验，研究了第二语言层次化句法结构构建的神经机制以及第二语言水平在这一过程中的调节作用。我们的研究发现，无论是高水平还是低水平的第二语言学习者都能通过P600效应所体现的方式，在神经层面上实现层次化结构的构建。不过，这一发展过程的特点是表征的抽象程度与处理精细程度之间存在明显的分离。虽然第二语言水平的提高会推动……

作者贡献声明：
朱苏琼：概念构建、数据整理、形式分析、研究设计、方法论、软件应用、结果验证、可视化处理、初稿撰写、审稿与编辑。
李顺发：数据整理、形式分析、方法论、结果验证、审稿与编辑。
杨一鸣：概念构建、资金筹集、方法论、项目管理、资源协调、研究指导、结果验证、审稿与编辑。

利益冲突声明：
作者声明不存在任何可能影响本文研究成果的已知财务利益或个人关系。

致谢：
本研究得到了中国国家社会科学基金重大课题项目（项目编号17ZDA301）和中国国家自然科学基金（项目编号31271196）的资助。

朱苏琼|李顺发|杨一鸣