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語(yǔ)義加工依賴于兩個(gè)系統(tǒng)的交互作用：語(yǔ)義表征系統(tǒng)和語(yǔ)義控制系統(tǒng)。語(yǔ)義表征系統(tǒng)主要用于語(yǔ)義的存儲(chǔ)，語(yǔ)義控制系統(tǒng)使語(yǔ)義加工更靈活、動(dòng)態(tài)地符合當(dāng)前的情景和任務(wù)要求。

然而，廣義上的語(yǔ)義信息不僅包括語(yǔ)言信息，也包括來(lái)自其他模態(tài)的信息。其中來(lái)自手勢(shì)的信息格外重要。手勢(shì)是伴隨言語(yǔ)而產(chǎn)生的活動(dòng)，一般手勢(shì)呈現(xiàn)早于言語(yǔ)，不僅可以作為言語(yǔ)的補(bǔ)充說(shuō)明，而且可以包含言語(yǔ)中不存在的信息。手勢(shì)信息和言語(yǔ)信息交互作用，共同影響著人們對(duì)交流信息的理解。

以往的研究發(fā)現(xiàn)，跨模態(tài)的手勢(shì)信息和言語(yǔ)信息的加工過(guò)程也會(huì)涉及語(yǔ)義加工的兩個(gè)系統(tǒng)，然而這兩個(gè)系統(tǒng)是如何在手勢(shì)與言語(yǔ)的跨模態(tài)語(yǔ)義加工中動(dòng)態(tài)交互的尚不明確。

針對(duì)這一問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院行為科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜憶研究組采用非侵入性精密計(jì)時(shí)雙脈沖經(jīng)顱磁刺激（double-pulse TMS）技術(shù)，將手勢(shì)和言語(yǔ)信息的整合過(guò)程分成以40ms為單位的時(shí)間窗，在每個(gè)時(shí)間窗上分別對(duì)多模態(tài)語(yǔ)義表征核心腦區(qū)——后側(cè)顳中回（pMTG）和語(yǔ)義控制核心腦區(qū)——額下回（IFG）實(shí)施雙脈沖TMS刺激（圖1），以期獲得兩個(gè)系統(tǒng)的因果性時(shí)間動(dòng)態(tài)加工機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)中，研究者根據(jù)言語(yǔ)詞匯的加工過(guò)程將手勢(shì)和言語(yǔ)的整合分成詞匯前的語(yǔ)音階段和詞匯后的語(yǔ)義加工階段。詞匯前階段包含3個(gè)時(shí)間窗（TW1,TW2, TW3），詞匯后階段包含5個(gè)時(shí)間窗(TW4-TW8)。實(shí)驗(yàn)招募了26名年輕被試，通過(guò)被試內(nèi)設(shè)計(jì)分別刺激IFG，pMTG和頭頂（Vertex控制條件），實(shí)驗(yàn)共包含24個(gè)block，分4次每次間隔5-7天完成。實(shí)驗(yàn)從兩個(gè)維度操縱了手勢(shì)-言語(yǔ)信息的一致性，包含語(yǔ)義一致（呈現(xiàn)“剪”的語(yǔ)音和“剪紙”的手勢(shì)動(dòng)作）和語(yǔ)義不一致（呈現(xiàn)“剪”的語(yǔ)音和“噴水”的手勢(shì)動(dòng)作），以及性別一致（說(shuō)話人和做手勢(shì)動(dòng)作的人都是男性）和性別不一致（說(shuō)話人是男性，做手勢(shì)動(dòng)作的人是女性）條件。實(shí)驗(yàn)要求被試看著屏幕，但是只對(duì)聽(tīng)到的講話人性別做出判斷。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在控制條件下（刺激Vertex）出現(xiàn)了典型的語(yǔ)義一致性效應(yīng)，即語(yǔ)義不一致條件下的反應(yīng)時(shí)顯著大于語(yǔ)義一致條件下的反應(yīng)時(shí)，說(shuō)明手勢(shì)與言語(yǔ)存在自動(dòng)化的語(yǔ)義整合。以語(yǔ)義一致性效應(yīng)量作為手勢(shì)-言語(yǔ)整合的行為指標(biāo)，相對(duì)于控制條件，刺激pMTG時(shí)在TW1,TW2和TW7三個(gè)時(shí)間窗出現(xiàn)了手勢(shì)-言語(yǔ)整合效應(yīng)的顯著性降低，而當(dāng)TMS實(shí)施于IFG時(shí)，則出現(xiàn)了TW3和TW6下手勢(shì)-言語(yǔ)整合效應(yīng)的顯著性降低（圖2）。

圖2. TMS選擇性地在IFG和pMTG的不同時(shí)間窗影響了手勢(shì)和言語(yǔ)的整合

根據(jù)結(jié)果，研究提出了手勢(shì)-言語(yǔ)的兩階段整合環(huán)路。第一個(gè)階段是詞匯前的語(yǔ)音加工階段，在這一階段，語(yǔ)音信息的輸入一方面自下而上地激活了位于顳上回和顳上溝（STG/S）的語(yǔ)音表征，另一方面又受到先呈現(xiàn)的手勢(shì)信息的自上而下的詞匯語(yǔ)義約束。在這一過(guò)程中，手勢(shì)對(duì)言語(yǔ)的調(diào)控先發(fā)生于pMTG，后出現(xiàn)于IFG，提示存在pMTG向IFG的前饋投射。第二個(gè)階段是詞匯后的語(yǔ)義加工階段，手勢(shì)的語(yǔ)義信息和言語(yǔ)的語(yǔ)義信息整合形成統(tǒng)一的語(yǔ)義表征。在這一過(guò)程中，IFG比pMTG更早參與到整合過(guò)程，提示存在IFG向pMTG的反饋調(diào)節(jié)（圖3）。

圖3. (A) 不同加工階段手勢(shì)-言語(yǔ)整合受到TMS影響的腦區(qū)匯總圖

（B）手勢(shì)-言語(yǔ)兩階段加工環(huán)路假設(shè)

該研究為多模態(tài)語(yǔ)義整合的動(dòng)態(tài)腦環(huán)路機(jī)制提供了因果性證據(jù)，揭示了額葉語(yǔ)義控制系統(tǒng)與顳葉語(yǔ)義表征系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)交互過(guò)程。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（31800964, 31822024）、心理所青年人才啟動(dòng)項(xiàng)目（Y8CX382005）和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB32010300）的資助。

心理所助理研究員趙婉瑩是該研究的第一作者，杜憶研究員為通訊作者。

相關(guān)論文已在線發(fā)表于The Journal of Neuroscience。