从整体到分解：通过表征相似性分析追踪汉字“饱”（satiation）的神经表征转变

《Brain and Language》：From holistic to decompositional: Tracking the neural representational shift of Chinese character satiation with representational similarity analysis

　　• 本研究利用RSA（Representational Similarity Analysis）技术对脑电图数据进行处理，以追踪中文字符饱和过程中的动态神经变化。• 随着饱和度的增加，神经表征从整体处理方式转变为分解处理方式。• 神经变化的幅度与主观饱和度评分呈正相关。• 这种变化在较晚阶段（620–675毫秒）出现，表明这是自上而下的分析过程，而非早期的感知失败。• 这些发现支持了中文字符饱和度的“正字法分解”假说。

引言：
言语饱和现象，在字母书写系统中通常称为语义饱和，是一种心理现象，表现为在长时间或重复观察后，一个词或短语会暂时失去其意义，并被感知为陌生的内容（Balota & Black, 1997; Kounios et al., 2000; Severance & Washburn, 1907; Smith, 1984; Smith & Klein, 1990）。长期以来，人们对这一现象非常感兴趣，从而发展出了多种研究范式。这些研究方法从经典的行为测量（如主观报告Cheng & Wu, 1994; Lambert & Jakobovits, 1960; Severance & Washburn, 1907）、词汇决策任务（Cheng & Lan, 2011; Cheng & Lin, 2013; Liang & Li, 2025）和类别匹配任务（Cao et al., 2019; Smith, 1984; Smith & Klein, 1990; Tian & Huber, 2010; Yuan et al., 2017）发展到结合神经生理证据（Frenck-Mestre et al., 1997; Kounios et al., 2000; Str?berg et al., 2017; Tian & Huber, 2013），最近还应用了深度神经网络（Zhang et al., 2024）。这种方法论的演变产生了多种理论解释，主要基于字母书写系统的研究，认为饱和可能发生在语义层（Lambert & Jakobovits, 1960; Severance & Washburn, 1907; Smith & Klein, 1990）或正字法与意义之间的界面（Tian & Huber, 2010; Tian & Huber, 2013）。然而，当在中国字符的背景下研究这一现象时，情况有所不同。中文字符独特的视觉和组成部分结构似乎引发了一种与字母系统明显不同的饱和过程。因此，有一系列研究提出，中文字符的饱和可能主要源于正字法处理，可能涉及一种不同于字母系统的成分分解或正字法分解过程（Cheng & Lan, 2011; Cheng & Lin, 2013; Cheng & Wu, 1994）。

在关于中文字符饱和的首项开创性研究中，Cheng和Wu（1994）要求参与者持续注视一个字符，直到他们感到对该字符的构成感到不确定。他们发现，中文字符的饱和现象对字符的正字法结构敏感：由两个水平并置的部首组成的字符（左右结构字符）比由单个部首组成的字符更容易达到饱和状态。他们将这种现象称为“正字法饱和”，并提出饱和现象是由正字法分解的潜在机制驱动的。这种现象强调了在长时间视觉观察后，对一个已熟练识别的字符的结构和书写感到奇怪的不确定性。在这个过程中，一个熟悉的字符的整体整合结构在感知上逐渐瓦解，似乎分解成一系列不连贯、无意义的笔划和组成部分（Cheng & Wu, 1994; Ninose and Gyoba, 1996, Ninose and Gyoba, 2002）。后续研究也证实，结构复杂性是中文字符饱和的关键决定因素（Cheng & Lan, 2011; Ninose & Gyoba, 2002），且这种效应似乎独立于字符频率或笔划复杂性等属性（Cheng & Wu, 1994）。部首属性的作用也至关重要。从语音学角度来看，最近的研究发现，音韵部首的一致性比规律性更为关键，只有那些发音与其所属音韵部首家族的主导发音一致的高一致性字符才会出现显著饱和（Liang & Li, 2025）。从语义学角度来看，字符与其语义部首之间的语义差异越大，饱和现象越明显（Cheng & Lan, 2011）。尽管中文字符的饱和与结构分解的主观体验紧密相关（Cheng & Lan, 2011; Cheng & Lin, 2013; Cheng & Wu, 1994），但关于正字法层面处理相应分解的令人信服的客观证据仍然有限。借鉴字母书写系统的研究范式（Tian & Huber, 2010），Yuan等人（2017）调查了中文字符饱和的位置。他们的研究结果表明，与字母书写系统中的观察类似，中文字符的饱和并不发生在正字法层面，而是发生在正字法与语义之间的界面。采用相同的匹配范式，Cao等人（2019）发现对于极低频率的中文字符（这些字符在功能上类似于伪字符），可能存在正字法层面的饱和。然而，这一发现是否可以推广到常用现代中文字符的正字法分解尚存疑问。

在这种背景下，本研究的中心假设是基于文献中关于中文字符饱和的现象学、行为学和理论观察得出的。以往的研究表明，中文字符饱和的典型体验是结构上的明显解体（Cheng & Wu, 1994; Ninose and Gyoba, 1996, Ninose and Gyoba, 2002），并且这种现象受到正字法结构和成分级属性的系统调节（Cheng & Lan, 2011; Cheng & Lin, 2013）。这些发现表明，中文字符的饱和与字符内部正字法组织的完整性密切相关，而不仅仅是重复本身。这一观点进一步符合强调中文字符的表意性和成分性的观点，即重复观察可能会削弱字符成分的正常整体结合，并增加基于部分的信息的显著性（Cheng & Lin, 2013）。基于此，我们将“正字法分解”假定定义为：在中文字符饱和过程中，熟悉字符的表征从整体统一形式转变为基于成分的表征。因此，本研究旨在通过寻找直接神经生理证据来验证这一假设，以解释结构解体的主观体验。重要的是，这一假设是作为一个理论上有根据且可测试的假说提出的，而不是一个既定结论，特别是因为之前的客观研究对于中文字符饱和的位置（是正字法层面还是正字法-语义界面）得出了不同的结论（例如，Cao et al., 2019; Yuan et al., 2017）。

迄今为止，关于饱和现象的神经生理研究仍然有限，且仅限于字母书写系统（Frenck-Mestre et al., 1997; Kounios et al., 2000; Str?berg et al., 2017; Tian & Huber, 2013）。这类研究主要使用脑电图（EEG）来研究N400这一与语义处理相关的事件相关电位（ERP）成分。例如，在Str?berg等人（2017）的语义启动研究中，一个瑞典语启动词在呈现相关或无关目标之前被重复了3次或30次。研究发现，高重复次数下的N400效应（无关目标与相关目标相比）显著减弱。这种减弱被视为支持饱和效应具有语义层面的证据，从而反驳了纯粹的感知解释（Kounios et al., 2000; Str?berg et al., 2017）。通过结合脑磁图（MEG）和动态因果建模，Tian和Huber（2013）提出，饱和不是由于概念表征的抑制，而是由于视觉词形区（VWFA，一个正字法处理区域）与中间颞叶（一个关键的语义中心）之间的有效连接减弱所致。

与针对字母书写系统的丰富研究相比，中文字符饱和的神经机制几乎未被探索，尽管已有大量关于中文视觉词识别的ERP研究提供了关于整体性和分析/亚词汇正字法处理时间动态的有用信息。一方面，N170的研究结果表明，对完整字符配置和整体字符处理非常敏感（Qi & Luo, 2022; Wang et al., 2011）。另一方面，对部首位置、组合性和完整性的操作会影响从枕叶P1、N170、额叶P200、N2到N400的一系列信号，表明分解为特定位置的部首在早期就开始了，并持续到后续的词汇竞争和整合阶段（Hsu et al., 2009; Hsu et al., 2021; Kong et al., 2012; Su et al., 2012; Wang et al., 2017; Wang & Dong, 2013）。更一般地说，全局/局部视觉的ERP研究也表明，整体性和分析性处理在时间上是分布式的，而不能简化为单一标记（Han et al., 2000; Jiang & Han, 2005）。然而，这些文献并不支持特定ERP成分与整体性或分析性处理之间的简单一一对应关系。ERP成分并非纯粹的过程标记，而只表示在时间上分布且部分重叠的处理过程中的相对敏感性。例如，虽然N170通常与中文字符识别中的整体处理相关，但它也受到亚词汇部首属性（如音韵一致性、部首组合性和部首位置偏好）的调节（Hsu et al., 2009; Hsu et al., 2021; Qi & Luo, 2022; Su et al., 2012; Wang et al., 2011）。同样，后期的P2/P200活动与一般视觉处理中的全局选择相关，但在中文字符识别中，额叶P200也对基于部首的正字法和音韵处理敏感（Hsu et al., 2009; Jiang & Han, 2005; Kong et al., 2012; Su et al., 2012）。这一点对于研究字符饱和具有方法论意义：如果饱和导致正字法表征从整体/整体模式转变为基于成分的模式，这种变化可能不会在任何单一的典型ERP成分中表现为单调的振幅变化。更准确地说，它应表现为神经活动模式的相似性结构变化。

因此，表征相似性分析（RSA）特别适合用于本研究，因为它允许我们测试与饱和相关的活动是否从整体处理模式转变为分解模式（Kriegeskorte et al., 2008）。RSA的核心前提是相似的条件会引发比不相似条件更相似的神经活动模式。RSA已被证明能够有效检测语言处理过程中的细微但统计上可区分的神经状态（Wang et al., 2018; Wang et al., 2024; Wei et al., 2023; Zhai et al., 2025）。例如，Wang等人（2024）通过将RSA应用于脑电图数据，证明了在句子理解过程中，大脑会预先激活即将出现单词的语义和形式表征：一个单词的预先激活表征与语义或形式上相关的单词的表征显著更相似，而非无关单词的表征。基于这一逻辑，本研究使用RSA来确定在饱和状态下字符的正字法表征更接近于分解表征还是整体表征。

本研究直接解决了中文字符饱和过程中强烈的主观结构分解体验与有限的客观证据证明正字法处理实际分解之间的矛盾。为此，我们使用脑电图数据的RSA来确定饱和体验是否伴随着字符神经表征从整体模式向分解模式的转变，从而为中文字符饱和的正字法分解假说提供直接的神经生理学证据。为此，我们设计了一个两阶段的实验。设计的逻辑首先是建立相对整体和相对分解的正字法处理模式的参考神经模式，然后通过重复暴露来测试饱和过程中的神经活动是否逐渐从前者转变为后者。在正字法处理阶段，我们首先为两种不同的处理模式建立了参考神经模式。在整体字符判断任务中，参与者判断两个依次呈现的字符是否相同，这项任务倾向于将处理偏向于将字符视为一个整体（即整体模板）。在成分判断任务中，参与者判断两个字符的左右成分是否相同，这明确要求对组成成分进行选择性关注，因此将处理偏向于更分解的、基于成分的模式（即分解模板）。尽管这些任务并非旨在隔离纯粹的流程阶段或互斥的阶段，但它们提供了实验上对比明显的神经模板，这些模板在处理方式上存在差异：一些处理更倾向于关注整个字符，而另一些则更侧重于其组成部分。因此，在这些任务中记录的神经表征成为了整体处理与分解处理的鲜明对比。随后，在饱和阶段，参与者被反复暴露于单个字符以诱导饱和感。关键在于，我们使用了RSA（Representational Similarity Analysis）来衡量饱和阶段的神经模式与整体处理和分解处理模板之间的相似程度。因此，这种与饱和感相关的证据并不基于两个阶段之间的简单程序性对比，而是基于重复暴露是否使神经活动从整体模板向分解模板转变。这种量化的相似性测量提供了一种直接的方法来检验字符的神经表征是否随着饱和感的增强而逐渐转向分解模式。也就是说，如果分解的主观体验确实反映了神经表征的转变，那么那些感受到更强烈饱和感的参与者应该会表现出其神经表征从整体模板向分解模板更大的转变。

**参与者信息：**
共有30名大学生（20名女性）参与了这项研究。他们都是右利手，母语为中文，年龄在18至30岁之间（平均值=21.40岁，标准差=2.13岁）。所有参与者都报告视力正常或经过矫正后达到正常标准，并且没有阅读障碍的历史。他们中没有一个人有神经学或精神疾病的病史。所有参与者在研究前都签署了知情同意书，并获得了相应的报酬。该研究获得了所在机构的批准。

**行为结果：**
在正字法处理阶段，我们分析了三项任务的行为表现。由于数据不符合正态性假设，我们使用了非参数的Friedman检验，结果发现各项任务之间没有显著差异（χ2(2) = 2.22，p = 0.330，H任务：平均值=98.87%，标准差=1.76%；R任务：平均值=98.73%，标准差=1.55%；L任务：平均值=98.87%，标准差=2.43%）。对于反应时间（RT），数据经过对数转换后使用重复测量方差分析（ANOVA）进行分析，结果也未显示出显著差异。

**讨论：**
本研究旨在阐明汉字饱和现象背后的神经生理机制，特别是通过测试长期存在的正字法分解假说。我们采用表征相似性分析（RSA）方法对脑电图（EEG）数据进行解析，将这一现象量化为一个可测量的神经转变指标（ΔDI），表示从默认的整体处理模式向分解处理模式的转变。本研究的核心发现是，主观饱和感越强的参与者，其神经表征从整体处理模式向分解处理模式的转变越显著。

**结论：**
本研究首次提供了直接的神经生理学证据，支持汉字饱和现象的正字法分解假说。通过分析EEG数据，我们证明了随着饱和感的增强，主观上感受到更强烈饱和感的参与者表现出从整体处理模式向分解处理模式的明显神经转变。这表明结构解体的主观体验并非仅仅是一种表面现象，而是与特定的神经机制密切相关。

**作者贡献声明：**
梁樱欣（Yingxin Liang）：负责写作——审稿与编辑、撰写初稿、数据分析。莫磊（Lei Mo）：负责写作——审稿与编辑、撰写初稿、概念构思。李幽（You Li）：负责写作——审稿与编辑、撰写初稿、资金筹集、数据分析、概念构思。

**利益冲突声明：**
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

**致谢：**
本研究得到了中国国家社会科学基金（项目编号：22CYY018）的支持。

**作者名单：**
梁樱欣（Yingxin Liang）、莫磊（Lei Mo）、李幽（You Li）