Rola pamięci operacyjnej (WM) podczas przetwarzania zdań mówionych jest oczywista: ze względu na przemijający charakter mowy, słuchacze muszą przechowywać poszczególne formy akustyczne w pamięci do momentu ich przetworzenia. Aspekt ten staje się jeszcze istotniejszy podczas przetwarzania zdań o złożonej strukturze syntaktycznej. Przypisywanie relacji syntaktycznych słowom w złożonych zdaniach wiąże się z wykonywaniem operacji obliczeniowych na elementach przechowywanych w pamięci przez krótkie okresy czasu, co skutkuje większym zapotrzebowaniem na zasoby pamięciowe. Jednakże sposób, w jaki system WM jest zaangażowany w przetwarzanie zdań mówionych, pozostaje kwestią sporną.
Kontrowersja ta obejmuje dwa główne punkty sporne: niektórzy badacze twierdzą, że istnieje jeden system WM wykorzystywany we wszystkich zadaniach werbalnych1,2 — innymi słowy, przetwarzanie syntaktyczne opiera się na tych samych zasobach pamięci, które są wykorzystywane przez bardziej ogólne procesy poznawcze. Jest to model pojedynczego zasobu. Inni twierdzą, że określanie znaczenia zdania na podstawie jego struktury syntaktycznej angażuje wyspecjalizowany system WM, oddzielny od tego używanego w innych zadaniach werbalnych3,4. W tym ujęciu przetwarzanie syntaktyczne ma charakter modularny. Jest to model oddzielnego zasobu interpretacji zdań.
W badaniach psycholingwistycznych paradygmat interferencji dwumodalnej jest wykorzystywany do zbadania dwóch konkurencyjnych koncepcji. Opierając się na założeniu, że pojemność pamięci operacyjnej (WM) jest ograniczona5,6, paradygmat ten rozwiązuje problemy poprzez komplikowanie zadania głównego dodatkowym zadaniem interferencyjnym. Ponieważ zadanie główne konkuruje o ograniczone zasoby z zadaniem interferencyjnym, trudność wzrasta, a w zadaniu głównym obserwuje się dłuższy czas reakcji. W tej sytuacji podejście oparte na interferencji dwumodalnej umożliwia ocenę obciążenia przetwarzania oraz zakresu zaangażowania pamięci operacyjnej, gdy uczestnik otrzymuje zadanie wymagające jednoczesnej realizacji obu czynności.
Zdania zawierające zdania względne (RC), które ze względu na swoje złożone struktury składniowe sprawiają większe trudności w rozumieniu, są powszechnie wykorzystywane do badania roli systemu pamięci roboczej (WM) w przetwarzaniu zdań złożonych. Jednakże, choć przetwarzanie zdań złożonych nakłada większe obciążenie na zasoby WM związane z przetwarzaniem mowy, nie jest jasne, czy WM, która rzekomo wpływa na koszty przesunięć składniowych w językach z konstrukcjami RC z wyrazem głównym na początku (takimi jak angielski), odzwierciedla złożoność składniową języków z RC z wyrazem głównym na końcu (takich jak chiński). Niniejsze badanie, z wykorzystaniem paradygmatu interferencji dwumodalnej, rzuca światło na tę kwestię.
Trudności związane z przetwarzaniem dwóch struktur zdań względnych (RC) – zdań względnych z luką podmiotową i z luką przedmiotową (SRCs vs. ORCs) – były przedmiotem szerokiej debaty. Kontrowersje te obserwuje się głównie w językach różniących się typologicznie. W językach o szyku głowa-dopełnienie, takich jak język angielski, w których zdanie względne następuje po rzeczowniku będącym głową frazy, ogólnym stwierdzeniem jest to, że zdania SRC, jak w przykładzie 1(a) poniżej, są przetwarzane łatwiej niż zdania ORC w przykładzie 1(b).

Jak pokazano w przykładzie (1), w języku angielskim położenie powierzchniowe luki różni się minimalnie między SRC i ORC. Luka ta jest indeksowana jako e1, czyli pusta pozycja po rzeczowniku głównym „actor” (zwanym fillerem), która pozostała po jego usunięciu z RC. Jednakże SRC i ORC różnią się znacząco pod względem struktury gramatycznej i funkcji luki w domenie RC. Koszt pamięciowy związany z integracją i rozwiązaniem zależności strukturalnej między fillerem a luką stanowi odpowiedni cel badań eksperymentalnych i był szeroko wykorzystywany do uzyskania wglądu w rolę WM w przetwarzaniu i rozumieniu języka.
Na przykład rozumienie i przetwarzanie tych pozapozycyjnych zdań względnych wymaga zaindeksowania rzeczownika głównego „actor” jako podmiotu funkcjonalnego lub dopełnienia czasownika „criticized” w SRC i ORC, a następnie zapisania rzeczownika głównego w pamięci roboczej, aby mógł on zostać później przypisany do podmiotu gramatycznego czasownika „admitted” w zdaniu głównym.
W przeciwieństwie do spójnych wyników uzyskanych w przypadku języków z głową na początku zdania, w których rozumienie SRC jest łatwiejsze niż rozumienie ORC, w odniesieniu do asymetrii przetwarzania RC w języku chińskim – który jest językiem z głową na końcu zdania, gdzie zdanie względne poprzedza rzeczownik główny – zgłaszano mieszane rezultaty. Niektórzy zaobserwowali przewagę w przetwarzaniu SRC, podczas gdy inni raportowali odwzorowany wzorzec (tj. przewagę w przetwarzaniu ORC). Te ostatnie kierunki badań sugerowały również, że asymetria przetwarzania RC może być modulowana przez WM, co wynika z rezultatów uzyskanych w badaniach nad wydajnością czytania w tempie własnym7,8,9.
Jak wspomniano powyżej, istnieją dwa konkurencyjne modele dotyczące roli, jaką pamięć robocza (WM) odgrywa w (złożonym) przetwarzaniu składniowym. Pierwszy zakłada, że „przetwarzanie składniowe jest modularne”, a drugi, że „przetwarzanie składniowe ma charakter ogólny”. Zdania złożone o dobrze znanych różnicach w trudności zrozumienia, t.j. zdania z relatywnym podmiotem (SRC) i zdania z relatywnym dopełnieniem (ORC) w języku angielskim, są często wykorzystywane w zadaniach z interferencją dwumodalną (DMI) w celu zbadania tych dwóch twierdzeń w kontekście kwestii modularności, ponieważ twierdzi się, że zaangażowanie WM odzwierciedla asymetrię przetwarzania. Zatem wywołanie jednoczesnego obciążenia pamięci poprzez zadania interferencyjne wykazuje wpływ WM na przetwarzanie składniowe. Uzasadnienie polega na tym, że niezależnie od tego, czy istnieje pojedynczy werbalny system WM, czy oddzielne modularne systemy składniowe, obciążenie systemu zadaniem interferencyjnym sprawia, że przetwarzanie składniowe staje się mniej efektywne ze względu na ograniczenia zasobów WM. Sposób, w jaki w zadaniach DMI pogarsza się przetwarzanie zdań bardziej złożonych składniowo (ORC w języku angielskim) w porównaniu do przetwarzania zdań prostszych składniowo (SRC w języku angielskim), dostarcza dowodów na specyficzny efekt WM i wskazuje, w jakim stopniu WM jest zaangażowana.
W przeciwieństwie do języków z głową na początku zdania, takich jak angielski, chińskie zdania względne (RC) wykazują strukturę z głową na końcu i przejawiają relację luka-wypełniacz (gap-filler). Indeksowany element przemieszczony na zewnątrz, czyli luka, poprzedza powiązany z nim rzeczownik głowny, co zilustrowano w 2(a), SRC, oraz 2(b), ORC.

Kontrowersja wynikająca z przetwarzania chińskich zdań względnych (RCs) polega na tym, że zdania względne z podmiotem (SRCs) nie są konsekwentnie raportowane jako łatwiejsze w przetwarzaniu niż zdania względne z dopełnieniem (ORCs), a ta rozbieżność stanowi wyzwanie dla teorii przetwarzania i rozumienia języka. Ponieważ treść przednominalna przed relatywizatorem „DE” musi być przechowywana w pamięci roboczej (WM) aż do momentu powiązania i odzyskania luki — przeniesionego rzeczownika głównego „aktor” — zrozumienie tego procesu nadal pomaga w uzyskaniu wglądu w rolę WM w przetwarzaniu języka.
W niniejszym badaniu analizowane jest przetwarzanie mówionych zdań z klauzulami względnymi (RC), ponieważ słuchanie podczas przetwarzania charakteryzuje się wysoką kompresją i jest ściśle powiązane z funkcjonowaniem pamięci roboczej (WM). Wykorzystano paradygmat interferencji dwumodalnej, ponieważ interferencja jest dobrze udokumentowaną funkcją zapominania w słuchowej pamięci krótkotrwałej. Reprezentacje przechowywane w pamięci mogą ulec degradacji, a następnie zostać utracone w wyniku wystąpienia zdarzeń interferujących10. Dystraktory różniące się od kanonicznego mówionego zdania pod różnymi względami (w tym przypadku: wewnątrzjęzykowo i pozacyfrowo, patrz poniżej) pozwalają na pomiar kosztu integrowania przyrostowych danych wejściowych podczas różnych faz przetwarzania oraz w różnych warunkach interferencji.
Wychodząc z założenia, że przetwarzanie zdań o większym stopniu złożoności składniowej bardziej obciąża pamięć roboczą (WM) niż przetwarzanie zdań prostszych, można postawić hipotezę, że manipulowanie rodzajem interferencji w trakcie rozumienia tekstu powinno wpłynąć na procesy przetwarzania zdań. W konsekwencji przetwarzanie zdań bardziej złożonych składniowo będzie wymagać proporcjonalnie dłuższego lub nieproporcjonalnie dłuższego czasu słuchania w czasie rzeczywistym oraz wiązać się będzie z gorszymi wynikami w ocenie rozumienia zdań po zakończeniu ich odsłuchania w porównaniu do przetwarzania konstrukcji prostszych składniowo. Niniejsze badanie weryfikuje hipotezę, według której interferencja podczas przetwarzania zdań może wskazywać na zaangażowanie WM, przenosząc tym samym kwestię tej wartości poza problem modularności składniowej: proponuje ono ideę, że kontrowersje wokół przetwarzania zdań z klauzulami względnymi (RC) w języku chińskim można wyjaśnić poprzez badanie WM ze względu na jej fundamentalną rolę w rozumieniu języka. Zatem znaczenie przypisywane zastosowaniu zadań z interferencją w czasie odroczonym (DMI) w badaniach nad przetwarzaniem chińskich RC wyznacza drogę do rozwiązania trwającej debaty dotyczącej asymetrii w przetwarzaniu chińskich RC.
Niniejszy artykuł przedstawia dwa przykładowe eksperymenty dotyczące przetwarzania słuchowego z wykorzystaniem interferencji wewnątrz- i pozazdaniowych. Celem tych dwóch eksperymentów było zbadanie, w jakim stopniu pamięć operacyjna (WM) jest zaangażowana w przetwarzanie zdań z częścią względną (RC) w języku chińskim przy różnych rodzajach interferencji.
W pierwszym eksperymencie jako zakłócenie wewnątrzzdaniowe wykorzystano zadanie decyzyjne leksykalne prezentowane wizualnie. Jako drugorzędne zadanie zakłócające wprowadzono zadanie decyzyjne leksykalne (LDT) polegające na rozróżnianiu słów od pseudosłów w trzech punktach podczas słuchania docelowego zdania z klauzulą względną, co pozwoliło na pomiar trudności przetwarzania w tych konkretnych momentach. Głównym celem tego eksperymentu jest zbadanie, w jaki sposób luka w klauzuli względnej (RC) wiąże się z wypełniaczem w klauzuli macierzystej (MC) oraz czy wpływa to na przetwarzanie dalszej części MC. Z tego powodu trzy punkty pomiarowe zostały ustawione po obszarze MC. Przykład trzech punktów pomiarowych wskazanych strzałkami i dopasowanych do odpowiadającej im konkatenacji syntaktycznej, powielony z (2), przedstawiono w przykładzie 3, gdzie 3(a) obrazuje SRC, a 3(b) obrazuje ORC.

Rysunek 1 przedstawia procedurę zakłócania ciągłej prezentacji słuchowej RC przez LDT w każdym z trzech miejsc badania. Projekt czasowy jest zgodny z konwencjonalnym protokołem zadania LDT zastosowanym w poprzednim badaniu nad przetwarzaniem języka chińskiego1. Na przykład każda próba wizualnego LDT rozpoczyna się znakiem krzyżyka „+”, który wskazuje punkt fiksacji w centrum monitora przez 50 ms, po czym następuje bodziec wizualnego LDT, wyświetlany na ekranie przez 3 0 ms i znikający natychmiast po podjęciu decyzji leksykalnej przez badanego. Typowy uczestnik kończy Eksperyment 1, wliczając w to sesję treningową, w ciągu 30–35 minut.

Rycina 1: Procedura interferencji wewnątrzzdaniowej z zadaniem decyzji leksykalnej.
Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Trzy miejsca badania wraz z zadaniem LDT:
1. Pozycja 1 (P1): region za SMC
Pierwsza pozycja (P1) podlegająca pomiarowi znajduje się bezpośrednio po podmiocie zdania głównego (MC), w obszarze za granicą zdania względnego (RC). Przewiduje się, że w tym miejscu wystąpi obciążenie przetwarzaniem. Po pierwsze, przed tym punktem (SMC), konstrukcje z luką po podmiocie i luką po dopełnieniu w obrębie domeny RC tworzą odpowiednio kontrastujące struktury czasownik-dopełnienie (VO) oraz podmiot-czasownik (SV). Po drugie, aby zintegrować składniki z obszaru RC z rzeczownikiem głównym w MC, słuchacze muszą zidentyfikować rolę gramatyczną luki i powiązać ją z nadchodzącym rzeczownikiem pełniącym rolę wypełniacza
2. Pozycja 2 (P2): obszar za VMC
Drugą pozycją (P2) podlegającą pomiarowi jest miejsce bezpośrednio po czasowniku w zdaniu głównym (VMC). Zakłada się, że punkt ten również wywołuje obciążenie przetwarzania. Integracja informacji werbalnej wymaga od słuchaczy wydobycia argumentów rzeczownikowych w zdaniu oraz zidentyfikowania sprawcy czasownika głównego, albo z poprzedzającej domeny zdania względnego (RC), albo z rzeczownika głównego, który to zdanie względne modyfikuje.
3. Pozycja 3 (P3): Region pozdaniowy
Trzecia pozycja (P3) przeznaczona do pomiaru znajduje się bezpośrednio po zakończeniu zdania. Poprzednie badania nad przetwarzaniem sugerują istnienie efektu podsumowania na końcu zdania – zjawiska, w którym informacje niesyntaktyczne (np. na poziomie dyskursu i semantyki) są analizowane na końcu zdania w celu aktywacji i sfinalizowania rozumienia12,13. W związku z tym obciążenie przetwarzaniem powinno wzrastać w kierunku końca zdania ze względu na konieczność integracji tych informacji niesyntaktycznych14,15. Zakłada się, że w pozycji 3 nastąpi spadek obciążenia przetwarzaniem, ponieważ w obrębie tego miejsca podjęta została próba rozstrzygnięcia struktury zdania.
W drugim eksperymencie zastosowano zadanie z ruchomym oknem słuchowym (AMW). Uważa się, że technika AMW pozwala uchwycić wzorce alokacji zasobów podczas przetwarzania lingwistycznego w czasie rzeczywistym i była ona szeroko wykorzystywana w próbach rozróżnienia dwóch konkurujących ze sobą podejść do pamięci roboczej (WM)16,17. Zakłada się, że interferencja pozazdaniowa powinna kosztować słuchaczy dodatkowy czas w trakcie przetwarzania nadchodzącego, przejściowego zdania mówionego. W paradygmacie AMW uczestnicy słuchali zdań podzielonych na słowa i naciskali klawisz na klawiaturze, aby rozpocząć odtwarzanie kolejnego segmentu. W związku z tym czas trwania przerw między naciśnięciami klawisza w celu uruchomienia następnego segmentu i kontrolowania przepływu napływających informacji odzwierciedla reaktywność uczestników na rozważane cechy lingwistyczne. Na przykład, jeśli interferencja pozazdaniowa wywiera określony wpływ na przetwarzanie zdań o różnej złożoności syntaktycznej, uczestnicy będą wykazywać odpowiednio dłuższe przerwy przed uruchomieniem kolejnych segmentów. Procedury zostały przedstawione schematycznie na Rysunku 2.

Rysunek 2: Procedura interferencji pozdaniowej z zadaniem zapamiętywania cyfr.
Aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury, kliknij tutaj.
Poniższy protokół przedstawia sposób, w jaki badacze wykorzystują zadanie decyzji leksykalnej przedstawione wizualnie jako interferencję wewnątrzzdaniową oraz jednoczesne obciążenie interferencją arytmetyczną jako interferencję pozazdaniową, aby zbadać zaangażowanie pamięci roboczej (WM) oraz asymetrię przetwarzania chińskich zdań względnych (RC) i szczegółowo opisać leżącą u ich podstaw logikę.