左侧初级运动皮层在汉语动作隐喻语言加工中的作用

The Role of the Left Primary Motor Cortex in the Processing of Chinese Metaphorical Action Language

摘要: 大脑感觉运动系统如何参与动作语言，特别是隐喻动作语言的理解，是当前认知神经科学的重要课题。既往研究表明，左侧初级运动皮层(M1)在动作语言加工过程中表现出显著激活。然而，M1在隐喻动作语言理解中的作用机制仍存在争议。为探究此问题，本研究采用经颅直流电刺激(tDCS)技术调控M1的神经兴奋性，并让24名被试在阅读字面动作、隐喻动作、字面非动作及无意义四类动宾短语时完成意义判断任务。实验结果表明，阳极刺激M1显著促进了对字面动作短语和隐喻动作短语的加工，而对字面非动作短语和无意义短语的加工则未产生显著影响。研究结果不仅支持了关于动作心理模拟在隐喻动作语言理解中具有重要作用的观点，也为具身隐喻理论提供了证据。

Abstract: How the brain’s sensorimotor system participates in action language processing, especially in the comprehension of metaphorical action language, is an important topic in cognitive neuroscience. Previous studies have shown that the left primary motor cortex (M1) exhibits significant activation during the processing of action language. However, the role and mechanism of M1 in understanding metaphorical action language remain controversial. To investigate this issue, this study employed transcranial direct current stimulation (tDCS) to modulate the neural excitability of M1, while 24 participants performed a meaningfulness judgment task involving four types of verb-object phrases: literal action, metaphorical action, literal non-action, and nonsense phrases. The results indicated that anodal stimulation of M1 significantly facilitated the processing of both literal action and metaphorical action phrases, but had no significant effect on the processing of literal non-action and nonsense phrases. These findings not only support the important role of mental motor simulation in the comprehension of metaphorical action language but also provide evidence for the embodied metaphor theory.

1. 引言

语义信息在大脑中的表征与加工是认知科学的核心问题之一。作为语义信息的重要组成部分，动作动词不仅能够传达基本的字面动作意义，构成字面动作语言，还能够通过隐喻延伸来表达抽象意义，从而形成隐喻动作语言。Gentner & France (1988)指出，当动作动词与名词的搭配偏离常规用法时，就会产生动作隐喻。他们认为，每个动作动词通常有其习惯性的搭配对象，例如“抓住”通常与“皮球”搭配，表达字面的抓取动作。然而，当动作动词与不符合其常规搭配语境的名词结合时，就会产生语义冲突，从而引发隐喻意义。例如，“抓住”与“意思”的搭配不符合动作动词的物理语境，而是用来表达“理解意思”这一抽象概念。

近年来，神经科学研究方法的应用日益广泛。多项功能性磁共振成像研究表明，感觉运动系统参与了对字面动作语言的理解(Hauk et al., 2004; Tettamanti et al., 2005; Tomasino et al., 2007)。不仅如此，脑电图、脑磁图和经颅磁刺激等神经生理技术的研究也显示，在动作动词语义加工的早期阶段，感觉运动系统同样发挥着作用(Hauk et al., 2008; Papeo et al., 2009; Repetto et al., 2013)。目前，学者们正在进一步探讨：对于动作隐喻这类抽象概念的理解是否同样依赖感觉运动系统。然而，相关的研究结果尚未达成一致。

少数研究发现，加工隐喻动作语言时感觉运动系统并未被激活。Raposo et al. (2009)利用功能性磁共振成像技术考察了语境是否会调节感觉运动系统在动作语言理解中的参与程度。被试需要在三种语境下听取与手臂或腿部动作相关的动词：动词单独呈现、包含动词的字面动作句以及包含动词的隐喻动作句。结果发现，单独呈现动词时感觉运动区域激活最为显著；在字面动作句中，这些区域的激活强度明显减弱；而在隐喻动作句条件下，仅在与语言加工密切相关的额–颞区观察到激活，初级运动皮层和前运动皮层均未出现显著激活。

然而，也有研究发现大脑感觉运动系统参与隐喻动作语言的加工，支持具身隐喻理论。该理论认为，隐喻动作语言的理解是一种基于身体感觉运动经验的认知活动，主要依赖于对隐喻源域的感觉运动模拟(Casasanto & Gijssels, 2015; 王继瑛等，2018)。Boulenger et al. (2009)采用逐词呈现方式，考察了包含腿/手动词的字面句和隐喻句加工时的语义网络。结果发现，字面句和隐喻句均广泛激活了大脑左额–颞网络，且隐喻句在前额叶和中颞皮层的激活更强。并且两类句子都显著激活了中央回和中央前回等运动区域。Tian et al. (2020)对母语和二语中动作动词的字面、隐喻与抽象语义进行了比较。例如，被试阅读与“抓”相关的三个动宾短语：“抓住皮球”(catch the ball)、“抓住意思”(catch the meaning)和“理解意思”(understand the meaning)。研究发现，在字面和隐喻动词条件下，无论是母语还是二语，前运动皮层、初级运动皮层以及左侧额下回均有显著激活。蒋泽亮(2018)采用逐词呈现的尾词范式，探究隐喻动作语言理解的时间过程。结果显示，隐喻动作语言句子加工时，感觉运动系统激活始于句子呈现后约200 ms，并持续至约1200 ms，表明运动皮层不仅在语义分析初期参与，还在概念表征及句子运动意象形成过程中持续发挥作用。

尽管部分研究发现动作隐喻加工过程中伴随运动系统的激活，但其具体作用仍存在激烈争议，尤其是左侧初级运动皮层(M1)在隐喻动作语言中的作用(Mahon & Caramazza, 2008; Wurm & Caramazza, 2019)。部分研究报告了隐喻动作语言加工时M1的激活。例如，Desai et al. (2011)让被试对包含动作动词的四类句子(字面动作句、隐喻动作句、字面非动作句、无意义句)进行意义判断。其脑成像结果显示，字面动作句激活了M1，而隐喻动作句引发了双侧M1激活。类似地，Lauro et al. (2013)的研究材料包括包含动作动词的字面句、隐喻句、习语句和虚拟运动句。结果显示，当参与者阅读与上肢运动相关的字面句和隐喻句时，M1均出现了显著激活。相反，也有研究未观察到此类激活。Aziz-Zadeh et al. (2006)发现，在字面动作句条件下前运动皮层表现出特异性激活，但在隐喻动作句条件下，无论前运动皮层还是初级运动皮层均未出现显著激活。

以往研究中，功能性磁共振成像等神经成像技术占据主导地位。虽然这些技术能够揭示语言加工任务中被激活的脑区，但无法解释特定脑区活动与语言加工行为之间的因果关系。近年来，非侵入性脑刺激方法的出现为解决这一问题提供了新途径。其中，经颅直流电刺激(tDCS)因其操作简便、舒适度高且无噪音，逐渐被引入语言加工机制的研究。现有研究表明，tDCS可用于语言流利度(Pereira et al., 2013)、语言学习(Flöel et al., 2008)以及阅读能力(Heth & Lavidor, 2015)等多个方面，为探讨语言加工的因果机制提供了重要工具。

此外，关于隐喻动作语言的研究主要集中于具有丰富形态变化的拼音文字，而针对汉语的研究相对较少。作为一种表意文字系统，汉字由结构严谨、层次分明的部件构成，其字形与读音之间的关系相较拼音文字更为间接且较弱，这可能导致汉语语义加工的神经机制存在差异(Bolger et al., 2005)。因此，有必要对隐喻动作语言的加工机制开展跨语言研究。

基于此，本研究采用阳极经颅直流电(tDCS)刺激左侧初级运动皮层(M1)，旨在探究两个问题：第一，M1是否参与加工隐喻语境中的动作动词；第二，动作动词的隐喻意义加工是否依赖其字面意义基础，抑或二者彼此独立。

2. 方法

2.1. 被试

本研究从中国西南地区某高校招募了24名健康被试，男女各12名(年龄在18~25岁，平均年龄 ± SD：21.67 ± 1.76)。所有被试均是以汉语为母语的右利手者，并符合经颅直流电刺激(tDCS)的标准排除条件筛选：视力正常或矫正至正常，无癫痫、脑部疾病或精神疾病史，无头部外伤史，无酗酒或药物滥用史。实验前，研究人员向被试详细说明实验流程后并签署书面知情同意书。本研究严格遵循《赫尔辛基宣言》的伦理准则，实验结束后向被试支付相应报酬。

2.2. 实验材料

本研究采用的语言材料选自国家语委现代汉语语料库和北京语言大学语料库。国家语委现代汉语语料库是一个国家级大规模平衡语料库，总容量达1亿字符，采用人工标注与计算机处理相结合的方式生成词频数据(Xu, 2015)，在语言学研究中被广泛采用(Ai, 2012; Hsieh & Reynolds, 2019)。北京语言大学语料库作为目前规模最大、功能最强的现代汉语语料库之一，收录约150亿汉字(Feng, 2006)，该语料库定期更新，能全面反映现代汉语在不同社会语境中的实际使用状况，在语言学和语言教学研究领域应用广泛(Du, 2016; Wang & Wang, 2025; 于文华，2022)。

所有语言材料均采用“双音节动词 + 双音节名词”的统一句法结构构成动宾短语。实验材料分为四类：字面动作短语将选定的动作动词与其常规搭配且可被物理操控的具体名词组合，确保语义的具体性(如打破杯子)；隐喻动作短语则将相同动词与常规搭配但无法被物理操控的抽象名词组合(如打破规则)。依据Gentner & France (1988)的标准，这些短语的选择基于动词字面意义与名词语义特征之间的冲突，所描述的动作无法被实际执行；字面非动作短语将隐喻动作短语中的抽象名词与常规搭配的抽象动词组合(如违反规则)，这些短语具有抽象语义但不含隐喻特征；无意义短语通过随机重组动词和名词构成，保持相同句法结构但不符合日常语言习惯(如振作规则)。无意义短语作为填充项使用，用于控制实验过程中参与者的注意力。

本实验共呈现540个汉语动宾短语，分为90个字面动作短语、90个隐喻动作短语、90个字面非动作短语以及270个无意义短语，以平衡有意义与无意义反应试次。

2.3. tDCS

本研究采用国产茁安子品牌tDCS设备(型号DRORIAN2019)对被试实施刺激。正式刺激过程中使用两个电极：刺激电极置于目标脑区上方，参考电极则放置在非目标区域(如眶额皮层、肩部或脸颊)来减少对目标区域的干扰(Nasseri et al., 2015)。

电极定位严格遵循国际10~20脑电电极放置系统(Tonya et al., 2017)，并参考多项研究(Franco-Rosado et al., 2024; Bashir et al., 2021; Rizvi et al., 2023)。这些研究证实了对M1实施阳极tDCS可显著提升该脑区的皮层兴奋性。具体电极配置方案为：将阳极刺激电极精确放置于国际10~20系统中的C3电极位点(应于左侧初级运动皮层)，同时将阴极参考电极置于Fp2位点(对应右额极皮层) (见图1)。

Figure 1. tDCS electrode placement

图1. tDCS电极放置位置

根据标准tDCS实验方案(Vicario & Rumiati, 2012; Nitsche et al., 2008)，本实验设置刺激时间为20分钟，电流强度为2毫安。在阳极刺激条件下，电流在前1分钟逐渐升至2 mA并维持该强度，最后1分钟再缓慢降至0 mA。在假刺激条件下，电流在前1分钟升至2 mA后迅速降至0 mA，之后每10秒出现一次脉宽为0.5秒的刺激，最后1分钟电流从2 mA缓慢降至0 mA，总刺激量不超过100 µA，在保证被试盲法的前提下将神经影响降至最低(Rivera-Urbina et al., 2022)。

2.4. 实验程序

本研究采用Desai et al. (2011)实验中的意义判断任务范式。被试需对屏幕上呈现的短语进行“有意义”或“无意义”的按键判断，其中“F”键对应“有意义”，“J”键对应“无意义”。

实验任务通过E-Prime 2.0软件呈现(见图2)，共包含3个组块，540个试次。每个组块包含90个有意义短语和90个无意义短语，其中有意义短语由30个字面动作短语、30个隐喻动作短语和30个字面非动作短语组成。在每个试次中，首先在屏幕中央呈现500 ms的注视点“+”，随后呈现刺激短语，最长呈现3000 ms，被试需在此期间快速准确地做出按键反应。若3000 ms内未做出反应，则自动进入下一试次。每个组块结束后安排休息，重复该流程直至完成所有组块。

Figure 2. Schematic diagram of the task procedure

图2. 任务流程示意图

Figure 3. Schematic diagram of the experimental procedure

图3. 实验流程示意图

实验流程分为四个阶段(见图3)：首先进行被试筛选以及知情同意书签署；其次为练习阶段，通过指导语和练习确保被试充分理解任务要求；第三阶段为正式实验，被试接受20分钟阳极或假tDCS刺激并完成意义判断任务，间隔一周后接受另一种刺激并重复任务。刺激顺序采用被试间平衡设计：一半被试先接受阳极刺激，再接受假刺激；另外一半被试者则顺序相反。被试在整个过程中对所接受的刺激类型保持盲态。为保障刺激效果，要求被试在刺激和任务过程中保持安静、放松的舒适坐姿。最后，所有任务完成后收集被试的主观感受并发放相应报酬。

2.5. 数据采集与分析

本研究采用E-Prime 2.0软件记录被试按键反应的反应时(Reaction Time, RT)和正确率(Accuracy Rate, ACC)。反应时定义为刺激呈现到按键的时间间隔，正确率计算为正确反应试次占总试次的比例。数据预处理阶段排除了错误反应试次及反应时超出平均值±3个标准差的正确试次。使用IBM SPSS Statistics 26进行统计分析，对反应时和正确率数据分别进行重复测量方差分析，并采用Bonferroni法校正多重比较。若方差分析发现显著的交互作用效应，则进一步进行事后简单效应分析。

3. 结果

表1展示了假刺激与阳极刺激条件下不同短语类型语义加工的平均反应时(ms)及标准误。图4展示了反应时的2 (刺激类型) × 4 (短语类型)重复测量方差分析结果。统计分析显示，短语类型的主效应显著[F (3, 69) = 5.036, p = .003, ${\eta }_p^2$ = .180]，而刺激类型的主效应边缘显著[F (1, 23) = 3.840, p = .062, ${\eta }_p^2$ = .143]。刺激类型与短语类型之间存在显著的交互作用[F (3, 69) = 7.442, p < .001, ${\eta }_p^2$ = .244]。事后简单效应分析表明，阳极刺激条件下，字面动作短语[t(23) = 2.559, p = .016]和动作隐喻短语[t(23) = 3.127, p = .005]的反应时均显著缩短；而对于字面非动作短语[t(23) = .996, p = .330]和无意义短语[t(23) = .608, p = .549]，刺激效应均未达到显著性水平。

Table 1. Mean reaction time (ms) and standard error in the semantic processing of different phrases under sham and anodal tDCS conditions

表1. 假刺激与阳极刺激条件下不同短语类型语义加工的平均反应时(ms)及标准误

短语类型	假刺激	阳极刺激
字面动作短语	950.9 (39.14)	897.2 (34.23)
隐喻动作短语	1025.0 (47.33)	940.1 (35.03)
字面非动作短语	981.7 (41.48)	953.2 (31.94)
无意义短语	962.5 (38.97)	945.9 (33.82)

Figure 4. Effects of tDCS on reaction time. asterisks ındicate significance after bonferroni correction (*p < .05, **p < .01). error bars denote standard error

图4. tDCS刺激对反应时的影响。*表示经Bonferroni校正后的显著性水平(*p < .05，**p < .01)。误差线代表标准误

表2展示了假刺激与阳极刺激条件下不同短语类型语义加工的平均准确率(%)及标准误。图5展示了正确率的2 (刺激类型) × 4 (短语类型)重复测量方差分析结果。统计分析显示，短语类型的主效应显著[F (3, 69) = 27.406, p < .001, ${\eta }_p^2$ =.544]，刺激类型的主效应[F (1, 23) = .847, p = .367, ${\eta }_p^2$ =.036]及刺激类型与短语类型的交互作用[F (3, 69) = 1.444, p = .237, ${\eta }_p^2$ = .059]均不显著。

Table 2. Mean accuracy rate(%) and standard error in the semantic processing of different phrases under sham and anodal tDCS conditions

表2. 假刺激与阳极刺激条件下不同短语类型语义加工的平均准确率(%)及标准误

短语类型	假刺激	阳极刺激
字面动作短语	95.00 (.8530)	95.82 (.7387)
隐喻动作短语	86.13 (1.688)	87.73 (1.542)
字面非动作短语	93.26 (1.167)	94.16 (.7627)
无意义短语	96.86 (.5467)	96.17 (.7461)

Figure 5. Effects of tDCS on mean accuracy rate. error bars denote standard error

图5. tDCS刺激对准确率的影响。误差线代表标准误

4. 讨论

本研究结合经颅直流电刺激技术与意义判断任务，探讨了M1在汉语动作隐喻加工中的作用。反应时数据分析显示，与假刺激相比，tDCS阳极刺激M1显著提升了被试对字面动作短语和隐喻动作短语的加工，而对字面非动作短语及无意义短语的加工则未产生显著影响。这一结果表明，通过神经调控增强M1的兴奋性能够影响动作动词在字面或隐喻语境下的加工。

4.1. 初级运动皮层在动作语言加工中的作用

本研究发现，施加于M1的阳极tDCS显著促进了动作语义的加工效率，但对非字面动作和无意义短语无显著影响。大量研究证实M1在动作语言理解过程中被激活并发挥重要作用。这一结论得到了多方面证据的支持，包括神经影像学研究(Desai et al., 2013)、神经刺激研究(Reilly et al., 2019; Vukovic et al., 2017; Pambuccian, 2021; Johari et al., 2021)以及临床研究(Kemmerer et al., 2012; Riccardi et al., 2020)。

传统上认为，位于中央沟前方的M1主要负责躯体运动控制(Tomasino & Gremese, 2016)。然而，本文发现，M1的功能可能不仅限于此，它在语言理解中亦可能扮演着关键角色。Tettamanti et al. (2005)和Buccino et al. (2005)的研究表明，即使研究人员未明确要求实验被试想象动作，被试在阅读动作动词时也可能自发采用了动作模拟策略。以阅读“跑步”为例，这种理解过程很可能伴随对自身跑步动作的想象，进而激活M1。Tomasino & Rumiati (2013)也提出，在加工动作动词时，被试可能主动调用对动作的心理模拟，这是引发M1激活的重要原因。

这一研究发现与具身认知理论相契合。Barsalou (1999)的知觉符号系统理论认为，语言理解本质上是依赖感觉运动系统参与的具身模拟过程。当个体理解语言时，会根据语言线索在心理上建构与描述情境相对应的经验模拟，这些模拟基于长期记忆中的多种感觉信息所形成的“模拟器”。在认知过程中，相关的感知觉记忆会被重新激活，形成知觉符号。因此，认知活动本质上是感知性的，并与感觉和运动过程共享相同的脑神经系统。Feldman & Narayanan (2004)进一步发展的语言神经理论强调，语言理解建立在对动作场景的无意识心理模拟或想象之上。语言处理并非仅仅操作抽象符号，而是在理解过程中激活与动作相关的感觉和运动状态。这种模拟过程需要神经肌肉系统的协调，并发生在身体的感觉运动通路中(Gallese & Sinigaglia, 2011)。综上，动作语言的加工依赖于大脑通过模拟机制“重演”相关的运动经验，其神经实现涉及激活初级运动皮层(M1)内部的感觉运动表征系统，这构成了语义通达的核心环节。

4.2. 初级运动皮层在字面动作语言加工中的作用

本研究发现，阳极tDCS刺激M1显著促进了汉语字面动作语言的语义加工。这一结果支持了既往关于M1参与字面动作语言加工的证据(Hauk et al., 2004; Pulvermüller, 2005)。

部分语言理解模型认为，动作意义的神经表征与运动皮层密切相关。基于Hebbian学习原理(Hebb, 2005)，Braitenberg & Pulvermüller (1992)指出，词语的神经表征会根据它们所指代的经验而不同。当两个神经细胞或系统经常同时被激活时，它们之间会形成一种“联结”，一个系统的活动可以促进另一个系统的活动。因此，表示物体的词语通常会与视觉体验一起激活，这种同时激活让词语的神经表征和视觉经验建立起稳定的神经连接。同样，表示动作的动词通常伴随动作行为出现，通过Hebbian机制，运动皮层的活动与动作动词的神经表征之间也会形成紧密关联。

Pulvermüller et al. (2005)认为，动作动词的神经表征必然涉及感觉运动表征。无论是语言中接触动作动词还是直接观察动作，都能激活相应的感觉运动神经回路。这与观察–执行匹配系统模型相吻合，强调语言理解与特定感觉运动脑区的紧密耦合(Buccino et al., 2001)。这一观点与传统概念表征理论形成对比，后者认为词义通过非模态的抽象符号系统表征，无需感觉运动过程参与(Pylyshyn, 1980)。

4.3. 初级运动皮层在隐喻动作语言加工中的作用

本研究发现，阳极tDCS作用于M1显著促进了隐喻语境下动作动词的加工。这一结果与既往研究证据吻合(Cacciari et al., 2011; Tian et al., 2020; Desai, 2022)，支持M1参与隐喻动作语言加工的观点。这些发现揭示了M1与隐喻动作语言理解之间的功能联系，表明动作心理模拟是理解动作隐喻不可或缺的过程。其次，研究结果进一步揭示了动作动词的隐喻意义不仅在词源学上源于其字面意义，而且在加工过程中会主动调用字面意义的模拟机制，从而促进隐喻意义的理解(Pambuccian, 2021)。

M1阳极刺激对隐喻加工的促进作用，为动作隐喻理解的具身性提供了有力支持。在隐喻动作语言理解领域，长期存在一个核心争论：该过程究竟依赖于感觉运动系统，还是基于抽象语义表征？第一代认知科学框架下的传统隐喻观将语言视为存储在语义记忆中的抽象符号系统，其理解过程被认为通过独立于身体经验和感觉运动系统的非模态系统完成(Stöckl, 2010)。然而，具身隐喻理论持相反立场，主张理解动作隐喻需要激活与源域相关的感觉运动表征，并通过心理模拟机制来获得其隐喻意义(Casasanto & Gijssels, 2015)。本研究的结果为具身隐喻理论提供了实证支持，表明加工抽象的动作隐喻时，M1的模拟激活是理解隐喻意义的神经基础。

需要指出的是，部分研究依据熟悉度将动作隐喻细分为常规隐喻和新颖隐喻(王鑫，2021；Borelli et al., 2022)，这也是本研究的一个局限。Jamrozik et al. (2016)指出，语言表达的熟悉度可能会影响感觉运动系统的激活水平：尚未在语义记忆中固化的新颖隐喻更依赖于具体动作的心理模拟，因而会强烈激活感觉运动区；而已被抽象化的常规隐喻可能减弱甚至缺失运动属性表征。Desai et al. (2011)采用意义判断任务考察不同熟悉度的字面和隐喻动作句时发现，不熟悉的隐喻加工更多依赖M1的模拟，随着熟悉度增加，加工逐渐涉及与动作计划相关的次级区域(顶下小叶前部)。由于本研究未对隐喻进行熟悉度区分，M1在新颖与常规隐喻加工中是否存在差异仍不明确，这也是未来研究需要深入探讨的问题。

5. 结论

本研究采用意义判断任务，考察了阳极tDCS刺激M1对汉语隐喻动作语言加工的影响。结果显示，M1阳极刺激显著促进了动作动词在字面和隐喻语境下的语义加工。这一发现表明心理动作模拟在理解动作隐喻中的重要作用。其次，这一发现也揭示了隐喻意义的加工建立在动作动词字面意义的基础上，并通过激活字面意义的模拟机制促进隐喻意义的理解。作为参与心理动作模拟的关键脑区，M1在建构或激活动作动词相关语义表征中发挥重要作用，其功能不仅限于处理与身体动作直接相关的语言，还可延伸至抽象概念的理解。

基金项目

本研究得到西南石油大学外国语学院国际油气资源区语言文化研究中心研究生创新项目资助(项目编号：YQCX2024009)和四川应用心理学研究中心资助项目资助(编号：CSXL-25223)。

NOTES

^*通讯作者。