左下额回的阳极刺激降低隐喻理解能力

《Brain and Cognition》：Anodal stimulation of the left inferior frontal gyrus reduces metaphor comprehensibility

　　

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  我们使用高频经颅直流电刺激（HD-tDCS）来考察左下额回（LIFG）在隐喻加工中的作用。
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  参与者接受阳极或假刺激，并对句子的可理解性进行评分。
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  对LIFG的阳极刺激导致隐喻的可理解性评分降低。
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  字面义和无意义句子未受到刺激的影响。
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  LIFG在计算隐喻意义方面起着因果作用。

引言

语义控制是隐喻理解的核心。该过程涉及选择语义表示中的相关属性，以产生依赖于语境的含义（Reilly等，2024）。例如，理解一个隐喻句（如"热情是一场风暴"）涉及从"风暴"的语义邻域中选择可归属于"热情"的相关属性，如"强度"，而非无关属性，如"天气"。然而，字面类的包含关系句（如"大猩猩是一种猿"）并不涉及这种受控选择过程，因为这两个概念共享语义邻域；因此，几乎所有"猿"的属性都是相关的且可归属于"大猩猩"。无意义句（如"崇敬是一种腌菜"）与隐喻类似，涉及激活两个不同的语义邻域，但由于"崇敬"和"腌菜"之间的语义距离过大，无法选择任何可行的属性。多项行为实验表明，这种语义控制过程——即概念的部分而非全部语义属性被激活——是隐喻加工的底层机制（Al-Azary & Katz, 2021; Blasko & Connine, 1993; McGlone & Manfredi, 2001; Rubio Fernández, 2007）。然而，关于语义控制与隐喻加工相关的神经基底，理论观点存在分歧：一些框架认为，参与字面语言加工的同一左半球结构也参与隐喻意义的计算（如Solomon & Thompson-Schill, 2017），而其他框架则将该隐喻意义归因于右半球结构（如Jung-Beeman, 2005）。

语义控制涉及两种不同的过程（Hoffman, 2018; Reilly等, 2024）。例如，语义控制涉及在需要被抑制的竞争者中选择相关属性（自下而上的选择过程）（如Kan & Thompson-Schill, 2004），或者对远距离语义属性的自上而下的受控搜索和提取（Badre & Wagner, 2002）；这两种过程都被归因于左下额回（LIFG）（Reilly等, 2024）。关于隐喻理解，理论观点既提出了自动的自下而上选择过程（Kintsch, 2000），也提出了自上而下的提取过程（Gentner, 1983），这引发了关于LIFG在隐喻加工中精确作用的问题。在本研究中，我们考察LIFG是否参与隐喻理解，以及它是否服务于自下而上的选择和抑制还是自上而下的受控语义提取。

LIFG已被整合进更广泛的语义加工理论，如受控语义认知框架（CSC）（Ralph等, 2017）。在该框架中，语义加工涉及两个不同的神经网络——一个用于激活一般语义表示，另一个用于操作这些表示以实现特定任务目标。相应地，一般语义激活由辐辏-辐射网络完成，在该网络中，概念的多模态感觉运动特征（每个特征为一个"辐条"）与前额叶区域（"辐辏"）相连进行整体处理。在需要语义控制的加工中，只有概念的部分属性是相关的，或者概念以新颖的方式被加工（隐喻的两个特征），一个以左半球为主的独立网络执行执行控制过程，涉及前额叶皮层的其他区域（即LIFG和背内侧前额叶皮层）以及颞叶（即后中颞叶和下颞回；Jackson, 2021）。因此，"风暴"这一概念一般由辐辏-辐射网络表示，而隐喻意义则涉及语义控制网络的输入，以微调特定于语境的隐喻含义。

或者，双侧激活抑制与选择（BAIS）模型强调右半球结构在计算非传统和隐喻意义中的作用（Jung-Beeman, 2005）。根据该框架，经典左半球结构参与表征字面水平加工的语义表示，在该水平上相关属性在语义上较为接近，而右半球同构结构则加工隐喻理解所必需的语义距离较远的表示。因此，在BAIS框架中，与"风暴"相关的语义属性"强度"将在右半球被加工。在该模型中，右下额回参与对远距离语义属性的语义控制；此外，隐喻加工由右前颞叶执行的语义整合过程支持（Jung-Beeman, 2005）。因此，关于左半球结构（如LIFG）介导的字面义的语义控制，BAIS框架与CSC框架一致，但在隐喻由右半球结构介导方面存在分歧。

神经影像文献关于LIFG在隐喻加工中的作用报告了混合结果。一方面，支持CSC框架的是，LIFG活动常被观察到与隐喻加工相关（Bambini等, 2011; Cardillo等, 2012; Mashal等, 2009; Stringaris等, 2007）。此外，Solomon和Thompson-Schill（2017）直接通过操纵抑制性语义控制需求不同的隐喻来考察LIFG在语义控制中的活动，发现较大的语义控制需求与增加的LIFG活动相关。另一方面，比较LIFG与无意义句子的研究未发现隐喻中LIFG活动增强（Mashal等, 2009），或者发现无意义句子的LIFG活动相对于隐喻有所增加（Stringaris等, 2007），这引发了关于LIFG是否参与隐喻意义的计算本身，抑或更广泛地参与不同概念之间（隐喻或无意义）的一般语义搜索的问题，而不涉及相关属性的选择。更广泛地说，报告LIFG在隐喻加工中活跃的神经影像研究并未提供因果证据，因为在隐喻加工期间的LIFG活动可能是偶发现象，反映的是对句子字面关联的加工而非隐喻意义的计算——这与BAIS框架一致。因此，本研究的目标是澄清LIFG在隐喻加工中的因果作用。

神经基底的因果功能可以通过经颅直流电刺激（tDCS）来评估，该方法在认知任务之前让微弱电流通过神经组织；如果刺激相对于假刺激影响后续任务，则可以推断被刺激的脑区功能上参与其中。经颅直流电刺激涉及阳极电流（被认为具有兴奋性）或阴极电流（被认为具有抑制性），与对照假电流进行比较（Paulus等, 2025）。Giustolisi等（2018）证明，对LIFG的阳极刺激促进了语义控制任务中字面句子的加工，在该任务中参与者需要选择描绘句子事件的正确图像。相关地，Raviv等（2024）报告称，对LIFG的阳极刺激促进了语境相关异音同形词（如"tear"）的加工，但不促进同音同形词（如"bank"）的加工，表明LIFG参与音韵选择。因此，先前的tDCS实验表明LIFG在字面语言加工相关的选择过程中具有功能参与。关于隐喻意义，Johari等（2021）报告称，对运动皮层的阴极刺激促进了动作隐喻（如"抓住这个概念"）的加工，这一发现表明隐喻性运动体现在参与字面动作的脑区中。此外，Mitchell等（2016）报告称，对左背外侧前额叶皮层（dlPFC）——一个领域一般认知控制区域——的阳极刺激相比右dlPFC更多地促进了习语加工。因此，上述研究表明tDCS是一种可行范式，可用于识别各种句子类型语义加工的因果神经基底；然而，尽管LIFG在理论上具有重要意义，迄今为止尚无tDCS研究考察其在隐喻加工中的作用。

章节摘要

本研究

在此，我们对左下额回施加高频经颅直流电刺激（HD-tDCS），以考察其在隐喻加工中的功能作用。在单盲设计中，参与者接受阳极刺激（增加神经元的兴奋性）或假刺激（作为对照条件），随后对字面句（如"螺丝刀是一种工具"）、隐喻句（如"热情是一场风暴"）和无意义句（如"崇敬是一种腌菜"）进行评分。

参与者

来自劳伦斯理工大学社区的46人参加了本研究。6人因母语非英语而被排除，最终样本量为40人（24名男性；16名女性；平均年龄=21.92岁）。参与者通过电子邮件、SONA系统参与者库、社交媒体帖子、口碑传播、张贴在校园周围的海报和传单进行招募。参与者需要是英语母语者、右利手，

结果

超过其句子条件均值2.5个标准差的反应（即字面义、隐喻义、无意义）被视为异常值并从分析中剔除（占数据的2.56%）。剩余数据使用线性混合效应模型进行分析，使用R编程语言中的mixed()函数（来自afex包）拟合模型，在存在显著交互作用的情况下，使用emmeans()函数进行适当的对比分析。数据最初被拟合到

讨论

数据中观察到两个主要发现。首先，区分隐喻句与字面义句和无意义句的一个特征是构成词语的语义邻域密度（SND），至少在当前刺激集和可理解性评分任务中如此。观察到的SND效应方向与其他研究一致，即较高的语义密度导致较低的隐喻可理解性（Al-Azary & Buchanan, 2017）。这一发现反映了语义控制需求，

作者贡献声明

Hamad Al-Azary：写作 – 原稿，写作 – 审阅与编辑，可视化，监督，项目管理，方法学，调查研究，资金获取，正式分析，概念化。Morgan Hess：写作 – 审阅与编辑，项目管理，数据整理，概念化。Jessica Koje：写作 – 审阅与编辑，方法学，数据整理。Ayla Ebaugh：写作 – 审阅与编辑，数据整理。Sonya Tran：写作 – 审阅与编辑，数据整理。Zoe Adcock：

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

Hamad Al-Azary|Morgan Hess|Jessica Koje|Ayla Ebaugh|Sonya Tran|Zoe Adcock