Processing of sentential meaning: behavioural and electroencephalographic evidence in neurotypical and Williams syndrome adult populations

Abstract

Meaning in any naturalistic utterance has a dual aspect: one is lexical-semantic memory, which enters into utterances in the form of words that we remember and retrieve; the other is the specific kind of meaning carried by grammar, which is intrinsically referential and integrative. I thus propose the Memory-Reference Iteration (MRIt) model, which defines meaning at the level of utterances as flowing dynamically from memory to reference through grammar and back. Based on this model, the N400 component is interpretable as capturing effects unique to the memory pole, while late positive components (LPCs) are associated with the reference pole. In order to test the model, I conducted four experimental studies. The behavioral results of a self-paced reading paradigm in Spanish showed that manipulations of grammatical meaning as in I arrived in a Valencia last month, show only global but no local processing costs in neurotypical adults. A subsequent ERP study showed that such manipulations elicited a LPC instead of a N400, which was confined to lexically-driven anomalies, such as I arrived in a button last month. In the third study, adults with William syndrome (WS) exhibited a preserved N400 in lexically anomalous sentences, but absent or atypical LPCs, suggesting a specific weakness in referential anchoring because of an impairment in meaning integration at a grammatical level, rather than a lexical deficit per se. In the fourth and last study I further analyzed pauses classified by syntactic position in spontaneous speech in WS, which showed problems in utterance construction but not in lexical retrieval as such. It thereby reinforces the hypothesis of a referential anchoring deficit with preserved lexical semantics in adults with WS. Taken together, these results provide a coherent pattern of behavioral and neural responses related to the global processing of sentence meaning, which is always referential and grammatically mediated.

El significat dels enunciats naturals té un doble aspecte: un és la memòria lèxic-semàntica, que entra als enunciats en forma de paraules que recordem i recuperem; l'altre és el tipus específic de significat conferit per la gramàtica, que és un significat intrínsecament integrador i referencial. Propòs, doncs, el model Iteració Memòria - Referència (MRIt per les seves sigles en anglès), que defineix el significat dels enunciats com un flux dinàmic des de memòria fins a la referència a través de la gramàtica i viceversa. Basant-se en aquest model, el component N400 es pot interpretar com una marca d'efectes exclusius del pol ‘memòria’, mentre que els components positius tardans (LPCs) s'associen amb el pol ‘referència’. Per provar el model, he fet quatre estudis experimentals: els resultats conductuals d'un paradigma de lectura autoregulada (self-paced reading task) han mostrat que la manipulació del significat gramatical en oracions en castellà com, per exemple, He llegado a una Valencia esta mañana o El coche explotó durante cuatro horas només té costos de processament globals però no locals per als adults neurotípics. L’estudi següent de potencials evocats ha mostrat que aquestes manipulacions generen un LPC en lloc d’un N400. El potencial N400 es limita a anomalies lèxiques com ara He llegado a un botón esta mañana. En un tercer estudi, els adults amb la síndrome de William (SW) mostraren un N400 preservat a les frases lèxicament anòmales, però un LPC absent o atípic, cosa que suggereix una debilitat específica en l'ancoratge referencial a causa d'una alteració en la integració del significat a nivell gramatical, més que un dèficit lèxic per se. A més, en un quart i darrer estudi he analitzat les pauses classificades per posició sintàctica en la parla espontània a la SW, on es veieren problemes en la construcció de les oracions però no en la recuperació lèxica com a tal, la qual cosa reforça la hipòtesi d'un dèficit d'ancoratge referencial en adults amb la SW, tot i tenir la semàntica lèxica preservada. En conjunt, aquests resultats proporcionen un patró coherent de respostes conductuals i neurals vinculades al processament global del significat de les oracions, que és sempre referencial i mediat per la gramàtica.

significado de los enunciados naturales tiene un aspecto doble: uno es la memoria léxico-semántico, que entra en los enunciados en forma de palabras que recordamos y recuperamos; el otro es el tipo específico de significado conferido por la gramática, y este es un significado intrínsecamente integrador y referencial. Propongo, pues, el modelo Iteración Memoria-Referencia (MRIt por sus siglas en inglés), que define el significado de los enunciados como un flujo dinámico desde la memoria hasta la referencia a través de la gramática y viceversa. Basándonos en este modelo, el componente N400 se puede interpretar como una marca de efectos exclusivos del polo ‘memoria’, mientras que los componentes positivos tardíos (LPCs) se asocian con el polo ‘referencia’. Para probar este modelo, he llevado a cabo cuatro estudios experimentales: los resultados conductuales de un paradigma de lectura autorregulada (self-paced reading task) han mostrado que la manipulación el significado gramatical en oraciones como, por ejemplo He llegado a una Valencia esta mañana o El coche explotó durante cuatro horas solo tiene costes de procesamiento globales pero no locales para los adultos neurotípicos. El estudio siguiente de potenciales evocados ha mostrado que estas manipulaciones generan un LPC en lugar de un N400. El potencial N400 se limita a anomalías léxicas como He llegado a un botón esta mañana. En el tercer estudio, los adultos con síndrome de William (SW) mostraron un N400 preservado en las frases léxicamente anómalas, pero un LPC ausente o atípico, lo que sugiere una debilidad específica en el anclaje referencial a causa de una alteración en la integración del significado a nivel gramatical, más que un déficit léxico per se. Además, en un cuarto y último estudio he analizado las pausas clasificadas por posición sintáctica en el habla espontánea en el SW, donde se han visto problemas en la construcción de las oraciones pero no en la recuperación léxica como tal, lo cual refuerza la hipótesis de un déficit de anclaje referencial en adultos con SW, a pesar de tener semántica léxica preservada. En conjunto, estos resultados proporcionan un patrón coherente de respuestas conductuales y neurales vinculadas al procesamiento global del significado de las oraciones, que es siempre referencial y mediado por la gramática.