汉语口语词汇产出中词汇选择与语音编码的衰老效应：一项脑电图研究

《Brain and Language》：Aging of lexical selection and phonological encoding in Chinese spoken word production: An EEG study

　　

• 健康衰老改变了口语词产出的时间动态。
• ERP（事件相关电位）识别出从词汇选择到语音编码阶段的年龄相关变化。
• 神经解码揭示了延迟且不太稳定的语音表征。
• 尽管健康衰老发生，词汇表征在很大程度上得以保留。
• 研究结果支持衰老的传递缺陷理论和抑制缺陷理论。

引言

说话作为日常生活中一项高度熟练的行为，需要快速提取目标词汇的概念信息、语义信息、句法信息以及语音/音韵信息（Levelt, 1992）。口语产出的核心过程包括词汇提取和语音编码，通过这一过程，说话者从心理词库中提取语义上合适的词汇并激活其对应的语音形式。该领域的一个核心问题在于认知系统内部信息是如何流动的，以及这一过程如何在支撑口语产出的神经回路中得以实现。实证研究表明，年轻人要么遵循离散阶段模型（如Zhu, Damian and Zhang, 2015, Zhu, Zhang and Damian, 2016, 中文研究），要么遵循交互模型（如Starreveld and La Heij, 1995, Starreveld and La Heij, 1996, 英文或荷兰语研究）。相比之下，关于这些机制在晚年阶段如何运作，我们了解得相当有限。尽管老年人相比年轻人持续表现出更慢的命名潜伏期、更高的错误率和更频繁的言语不流畅现象（如Gertel et al., 2020; Shafto & Tyler, 2014），但这些年龄相关差异究竟反映的是加工过程的普遍性减慢、词产出特定阶段的局部损伤，还是语义表征与语音表征之间交互方式的改变，仍不清楚。解决这一问题需要具有高时间分辨率的方法，以便实时追踪口语词产出的展开过程。因此，本研究采用脑电图（EEG）来考察年轻成年人与老年成年人在图片命名过程中词汇提取和语音编码的时间动态。

现有关于衰老过程中词产出认知机制的研究已产生混合且有时相互矛盾的发现。主流观点认为，老年人语义加工相对保留，而语音加工随年龄增长出现显著衰退（Burke, 1997; Diaz, Johnson, Burke and Madden, 2014, Diaz, Johnson, Burke, Truong and Madden, 2019; Han, 2024; Heine et al., 1999; Kemper et al., 1992; Kooknoor & Shetty, 2025; Ouyang et al., 2020; Peelle, 2019; Poulisse, 2020; Rastle & Burke, 1996; Rosenberg, 2023; Schroeder & Salthouse, 2024; Thornton & Light, 2006）。然而，其他研究报告了语义加工同样存在年龄相关衰退的证据，这挑战了语义保留与语音损伤之间的严格分离观点（Cui et al., 2024; Joyal et al., 2020）。在行为水平上，这些年龄相关变化表现为老年人相较于年轻人在词汇提取方面更加困难（Albert et al., 2009; Connor et al., 2004; Griffin & Spieler, 2006; Marini & Andreetta, 2016; Wei et al., 2024）。此类困难最为人所熟知的表现之一便是"话到嘴边"（TOT）状态（Brown & McNeill, 1966; Shafto & Tyler, 2014）。在TOT体验中，说话者通常能够提取目标词的语义和句法信息，甚至可能访问部分语音特征，如单个音素或音节，但无法产出完整的语音形式（Badecker et al., 1995; Brown, 1991; Vigliocco et al., 1997）。重要的是，TOT状态的发生率，尤其对于专有名词，随年龄增长而可靠地增加（Burke et al., 1991; James, 2004; James & Burke, 2000）。尽管这种相对保留的语义知识与受损的语音提取之间的表观分离已被视为这些过程具有不同衰老轨迹的证据，但其差异化易损性背后的精确认知和神经机制仍未得到充分理解。

为解释老年人词汇选择相对保留而语音提取受损之间的表观分离，人们提出了两种具有影响力的理论解释：传递缺陷假设（TDH）和抑制缺陷假设（IDH）。传递缺陷假设以节点结构理论为基础（MacKay, 1987），提出语言系统内部信息传递的效率取决于表征节点之间连接通道的强度，而连接通道的强度由使用频率和近期激活来维持。该假设认为衰老会削弱这些连接通道，导致传递效率降低，进而造成加工困难（Burke & MacKay, 1997; MacKay & Abrams, 1996; MacKay & Burke, 1990; Xi, 2019）。关键在于，TDH将不同语言层面上差异化的易损性归因于语言系统本身的架构特征。在词汇-语义层面，语义表征接收来自多个来源的汇聚激活，包括概念层和音韵层（Laver & Burke, 1993）。相比之下，语音表征主要依赖于从词汇节点到语音节点的单一路径自上而下的激活（Burke et al., 1991; Levelt et al., 1999; MacKay & Burke, 1990）。由于成功的语音提取需要足够量的激活通过这一单一连接传递，因此语音表征对衰老引起的连接通道减弱特别敏感（Diaz et al., 2014）。因此，TDH为为什么语音过程在老年人中不成比例地受损，以及为什么TOT状态等现象随年龄增长变得更加频繁，提供了一个有原则性的解释。

与TDH不同，IDH将年龄相关的口语词产出困难归因于领域通用抑制控制机制的衰退。根据这一解释，衰老削弱了调节注意力和工作记忆的能力，导致在语言加工过程中对与任务无关的信息的抑制效率降低（Zacks & Hasher, 1994）。在口语词提取的背景下，抑制控制能力下降导致老年人受到竞争词汇候选词的更大干扰。因此，他们更容易产出错误的词或名字，并且更难以在尝试提取目标词时抑制已激活的竞争词（Connelly et al., 1991; Logan & Balota, 2003）。从IDH的角度来看，TOT状态并非主要源于表征层面之间传递的减弱，而是源于部分激活的替代词在提取过程中与目标词竞争所产生的增加干扰。因此，IDH强调领域通用的认知控制能力衰退是衰老导致口语词提取失败的主要来源。

综合来看，这两个假说为衰老过程中语言产出变化的机制提供了互补但不同的解释，促使我们需要经验性的方法来区分表征传递的缺陷与抑制控制的损伤。

与老年人TOT状态和提取失败研究并行发展的另一条研究路线，考察了成功口语词产出机制中的年龄相关变化。这种方法将关注点从词汇提取的失败转移到了当产出过程没有出现明显失败时词汇选择和编码的效率。该领域的研究已识别出若干稳健且具有理论意义的现象，其中最为突出的包括词频效应、音节频效应和语音促进效应。这些效应与口语产出的核心阶段密切相关，分别标示词汇选择和语音编码过程。因此，考察这些效应及其交互如何受衰老调节，为衰老过程中口语词产出的变化提供了一个互补视角，并使我们对支撑整个成年生命期成功词汇提取的机制进行更细致的表征成为可能。

词频效应为言语产出过程中词汇通达性和提取效率的年龄相关变化提供了重要指标。高频词的命名速度通常快于低频词，准确率也更高（Oldfield & Wingfield, 1965; Wingfield, 1968），这反映了高频词具有更高的词汇表征通达性和更高效的提取过程。尽管词频效应通常与词汇选择阶段相联系，但它不应被视为语义加工的纯粹指标，因为它可能反映词汇加工的多个方面，包括词汇熟悉度、激活强度和语音词形通达（Alario et al., 2002; Almeida et al., 2007; Bonin & Fayol, 2002; Caramazza et al., 2001; Navarrete et al., 2006; Sahin et al., 2009; Strijkers et al., 2010, Strijkers et al., 2013）。与此观点一致，电生理研究表明，词频效应可以在词汇提取过程中相对较早的时间段出现（大约在刺激呈现后175毫秒；Indefrey, 2011; Indefrey & Levelt, 2004; Qu et al., 2016; Strijkers et al., 2010, Strijkers & Costa, 2011, Strijkers et al., 2013; Strijkers and Costa, 2011, Strijkers and Costa, 2016），并可能延伸至涉及词汇词形提取和语音编码的后续阶段（270–330毫秒：Laganaro et al., 2009; 300–450毫秒：Qu et al., 2016; 282–360毫秒：Wang & Zhang, 2021; 330–430毫秒：Baus et al., 2013）。

尽管词频效应在理论上具有重要意义，但关于其年龄相关调节的证据仍不一致。一些研究报告了老年人中存在扩大的词频效应（Balota & Ferraro, 1993; Liu et al., 2020; Wang, Li, Li, Xie, Liversedge, & Paterson, 2018; Warrington et al., 2018; Whitford & Titone, 2017; Yang & Zhang, 2015），这种模式通常被解释为反映了衰老导致的词汇提取效率下降。相反，其他研究发现不同年龄组之间词频效应相当，暗示衰老过程中词汇选择过程的相对保留（Allen et al., 1993; Baek et al., 2024; Cohen-Shikora, 2015; Newman & German, 2005; Tainturier et al., 1989; Wang, Li, Li, Xie, Chang, et al., 2018）。综合这些混合发现，这强调了需要进一步研究衰老如何影响词频效应背后的机制以及更广泛地说如何影响口语词产出中的词汇选择。

与词频效应中观察到的衰老效应类似，音节频效应也表现出年龄相关变化。如果音节存储于心理音节库中，高频音节的提取速度比低频音节更快，这一现象被称为音节频效应（Croot et al., 2017; Levelt & Wheeldon, 1994; Perret et al., 2014）。该效应被认为发生在语音编码阶段（He & Zhang, 2017），大约在刺激呈现后270毫秒左右（Indefrey, 2011），并且可能延伸至语音编码过程（Cholin & Levelt, 2009; Laganaro & Alario, 2006; Wang et al., 2024）。与语音提取随年龄下降的总体趋势一致，Yang和Zhang（2015）报告老年人中的音节频效应显著大于年轻人。Farrell和Abrams（2011）的研究进一步支持了这种年龄相关易损性，发现与年轻人相比，年轻老年人和年长老年人在以低频音节开头的词上比以高频音节开头的词经历更多的TOT状态。

语音促进效应的衰老模式在图片-词汇干扰（PWI）范式中呈现出不太清晰的图景。该效应本身以音韵相关干扰词条件下图片命名潜伏期快于无关干扰词为特征（Damian & Martin, 1999; Qu et al., 2011; Wang & Zhang, 2022; Yang & Zhang, 2015; Zhang & Damian, 2010），已被确立并与口语产出的语音编码阶段相关联（Schriefers et al., 1990; Starreveld and La Heij, 1995, Starreveld and La Heij, 1996; Zhu, Damian and Zhang, 2015, Zhu, Zhang and Damian, 2016）。然而，关于该效应如何随年龄变化的研究产生了混合发现。一些研究报告了老年人语音促进效应减弱（Ouyang & Zhang, 2022; Yang & Zhang, 2015），而另一些研究则发现与年轻人相比无显著差异（Taylor & Burke, 2002）。这种不一致性凸显了需要进一步研究以明确衰老对语音加工这一特定方面的精确影响。

上述讨论的各效应已被用于探索词汇选择与语音编码之间的关系，这是口语词产出研究中的一个关键问题。该领域的大多数研究都聚焦于年轻人。这些研究通常报告年轻人在词频与音节频之间没有交互作用（Carreiras et al., 2006; Levelt & Wheeldon, 1994; Yang & Zhang, 2015; Zhang & Wang, 2014），这支持了口语产出遵循序列且独立的加工模型的观点。然而，这种模式似乎随衰老而改变。在中国老年人中，已观察到词频与音节频之间的显著交互作用（He & Zhang, 2017; Yang & Zhang, 2015），这暗示衰老可能改变了口语产出的加工机制，导致不同加工层面之间产生更大的交互作用。

此外，使用PWI任务的研究表明，在英语和荷兰语等表音语言中，词汇选择与语音编码之间的关系是交互的（Damian & Martin, 1999；Starreveld和La Heij, 1995, Starreveld和La Heij, 1996）。相比之下，在汉语中观察到的是一种独立加工模式（Zhu, Damian and Zhang, 2015, Zhu, Zhang and Damian, 2016）。尽管已有这些发现，但这种与年龄相关的重组背后的具体认知机制仍不清楚。鉴于理解口语词汇产出时间动态的重要性，少数研究采用了高时间分辨率的电生理测量手段来考察词频效应、音节频率效应和语音促进效应的时间过程，主要聚焦于年轻成人。例如，Strijkers, Costa和Thierry（2010）、Strijkers, Baus, Runnqvist, FitzPatrick和Costa（2013）以及Strijkers和Costa（2011）发现，在言语产出过程中，在图片呈现后150至200毫秒之间出现了一个对词频敏感的ERP成分，对应于词汇选择阶段。此外，词频效应已被证实与语音输出选择和消解中的加工努力有关，这反映在晚期正性成分中词频与语音规则性的交互作用上（Yum & Law, 2019）。这些发现表明，词频效应源于语言加工的多个阶段。相比之下，音节频率效应在口语词汇产出中的时间过程仍知之甚少。仅有一项研究报告指出，对于年长成人，音节频率效应在书面图片命名过程中约出现在200–600毫秒（He & Zhang, 2017）。然而，书面产出中音节信息的激活可能与口语产出存在显著差异。关于语音促进效应，使用PWI任务的研究表明，该效应在荷兰语口语产出过程中约出现在300毫秒（Dell'Acqua et al., 2010），在汉语口语产出过程中约出现在450至600毫秒（Zhu et al., 2015）。这些重叠的时间段表明，词频、音节频率和语音相关性在口语产出过程中可能存在交互作用。然而，以往的研究并未在单一实验中同时操纵这些变量。尽管关于老龄化口语词汇产出的研究已相当广泛，但仍有几个重要问题尚未解决。第一，年龄相关衰退主要影响口语词汇产出中的词汇选择加工、语音加工，还是两者都受影响，目前仍不清楚。第二，尽管词频效应、音节频率效应和语音促进效应各自都得到了研究，但这些因素大多被单独考察，且主要在年轻成人中进行。因此，关于它们在年长成人中的时间动态以及词汇选择和语音变量在口语词汇产出过程中的交互作用知之甚少。因此，本研究解决了三个研究问题。第一，健康老化是否差异化地影响口语词汇产出中的词汇选择和语音加工？第二，年龄相关差异出现在词汇产出的哪些阶段？第三，这些年龄相关差异是否更适合用TDH还是IDH来解释？为了回答这些问题，本研究采用了高时间分辨率的电生理测量手段，结合PWI范式，来考察口语词汇产出中年龄相关衰退的神经动态。口语词汇产出涉及功能上可区分的阶段，包括词汇选择、语音编码和音韵编码（Levelt et al., 1999）。这些阶段也可以根据其近似的时间动态来表征。基于汇聚的神经认知证据，Indefrey（2011）估计词汇选择开始于图片呈现后约200毫秒，语音编码提取约在275毫秒，音韵编码约在455毫秒。这些时间估计与电生理证据共同表明词汇和语音效应可出现在这些时间段中，为考察口语词汇产出中年龄相关差异的时间动态提供了理论框架。具体而言，我们考察了年轻成人和年长成人中词频效应、音节频率效应和语音促进效应的时间过程及其潜在交互作用。根据TDH，老化削弱了语义表征与语音表征之间激活的传递。由于语义激活可以由多条相互连接的路径支持，而语音提取依赖于较少的连接，因此语音加工应更易受年龄相关衰退的影响。因此，我们预测老化对音节频率效应和语音促进效应的影响应大于对词频效应的影响。相比之下，IDH认为老化主要损害了对任务无关信息和竞争表征的抑制。在PWI范式中，抑制控制减弱应增加干扰词带来的干扰，从而改变语音促进效应的幅度及其与词频和音节频率的交互作用。因此，如果抑制缺陷在口语词汇产出的年龄相关变化中起主导作用，年长成人应表现出比年轻成人更强的干扰词相关调节。

**参与者**

从中国人民大学招募了三十名年轻成人（14名男性；年龄范围：18–27岁，M = 22.4，SD = 2.4；受教育年限：M = 16.4，SD = 2.2），从校园附近社区招募了二十三名年长成人（12名男性；年龄范围：63–80岁，M = 71.9，SD = 5.0；受教育年限：M = 14.6，SD = 2.5）。实验前，所有年长成人均完成了蒙特利尔认知评估量表（MoCA），得分均达到26分或以上（M = 27.3，SD = 1.4），表明……

**行为结果**

在行为数据预处理阶段，排除了三种类型的试次：回答错误的试次、产出延迟小于300毫秒或大于2500毫秒的试次，以及延迟超过每位参与者均值±2.5个标准差的个体特异异常值。这些标准参照以往口语词汇产出研究采用，旨在去除抢答、过度延迟反应和异常观察值，同时保留大量……

**讨论**

本研究通过考察词频、音节频率和语音相关性的神经加工，探讨了老化如何影响言语产出中词汇和语音提取的时间动态。行为结果显示，与年轻成人相比，年长成人表现出更大的词频和音节频率效应，但语音促进效应减弱。与这些行为差异一致，ERP分析揭示了各阶段与年龄相关的变化……

**伦理批准与知情同意**

本研究的方法方案经中国人民大学心理学院独立伦理委员会批准。所有参与研究的参与者均签署了知情同意书。

**作者贡献声明**

邢泽辉：论文撰写——审阅与编辑、原创草稿撰写、可视化呈现、方法学设计、形式化分析、概念构思。杨群：数据整理、概念构思。张庆芳：论文撰写——审阅与编辑、学术监督、项目管理、资金获取、数据整理、概念构思。

**同意发表声明**

不会发表与参与者身份相关的信息。数据已完全匿名化处理。

**投稿声明与声明书**

本文尚未发表，也未在其他地方投稿审核。所有作者均已审阅并批准本手稿的最终版本及本次投稿。

**资助信息**

本研究受中国国家社科基金重大项目（项目编号：24&ZD251）资助，资助人为张庆芳。

**利益冲突声明**

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

**邢泽辉 | 杨群 | 张庆芳**