Neurocognitive processing of inflected and derived words

The representation of morphologically complex words in the mental lexicon and their neurocognitive processing has been a vigorously debated topic in psycholinguistics and the cognitive neuroscience of language. This thesis investigates the effect of stimulus modality on morphological processing, the spatiotemporal dynamics of the neural processing of inflected (e.g., work+ed ) and derived (e.g., work+er ) words and their interaction, using the Finnish language. Overall, the results suggest that the constituent morphemes of isolated written and spoken inflected words are accessed separately, whereas spoken derived words activate both their full form and the constituent morphemes. The processing of both spoken and written inflected words elicited larger N400 responses than monomorphemic words (Study I), whereas the responses to spoken derived words did not differ from those to monomorphemic words (Study IV). Spoken inflected words elicited a larger left-lateralized negativity and greater source strengths in the left temporal cortices than derived words (Study IV). Thus, the results suggest different cortical processing for derived and inflected words. Moreover, the neural mechanisms underlying inflection and derivation seem to be not only different, but also independent as indexed by the linear summation of the responses to derived and inflected stimuli in a combined (derivation+inflection) condition (Study III). Furthermore, the processing of meaningless, spoken derived pseudowords was more difficult than for existing derived words, indexed by a larger N400-type effect for the pseudowords. However, no differences were observed between meaningful derived pseudowords and existing derived words (Study II). The results of Study II suggest that semantic compatibility between morphemes seems to have a crucial role in a successful morphological analysis. As a methodological note, time-locking the auditory event-related potentials/fields (ERP/ERF) to the suffix onset revealed the processes related to morphological analysis more precisely (Studies II and IV), which also enables comparison of the neural processes in different modalities (Study I).

Morfologisesti kompleksisten, eli useammasta itsenäisestä merkitysyksiköstä muodostuvien sanojen käsittely aivoissa on ollut vilkkaan keskustelun kohteena psykolingvistiikassa sekä kielen kognitiivisessa neurotieteessä. Tällaisia morfologisesti kompleksisia sanoja ovat esimerkiksi taivutetut ( työ + tä ) ja johdetut ( työ + tön ) sanat. Erityisesti keskustelua on käyty siitä, missä määrin tällaiset sanat haetaan muistista kokonaisina ja mikä tehtävä on mekanismilla, joka pilkkoo päätteet (kuten tä ja tön ) sanavartaloista. Samoin on ollut vielä epäselvyyttä siitä miten kuullun ja luetun kielen käsittelymekanismit eroavat toisistaan. Tässä väitöskirjassa tutkittiin taivutettujen ja johdettujen sanojen hermostollista käsittelyä, niiden välistä vuorovaikutusta sekä aistipiirin vaikutusta sanojen morfologian käsittelyyn. Väitöskirjatutkimuksen perusteella on mahdollista olettaa, että taivutettujen sanojen morfeemit ( työ + tä ) käsitellään erikseen lukemisen tai sanan kuulemisen aikana, kun taas johdosten osalta aktivoituvat sekä koko sanan edustuma ( työtön ) että yksittäiset morfeemit ( työ + tön ). Taivutuspäätteen yhdistäminen sanavartaloon aktivoi voimakkaammin vasemman aivopuoliskon LAN- ja N400-vasteita. MEG-kokeessa löydettiin erityisesti taivutukseen liittyvä hermostollinen vaste ohimolohkon alueella. Tulosten mukaan taivutuksen ja johtamisen hermostolliset taustamekanismit ovat toisistaan erillisiä ja lisäksi myös ainakin osittain toisistaan riippumattomia. Jälkimmäistä havaintoa tuki tulos, jonka mukaan yhdistelmätilanteen aiheuttamat jännitevasteet olivat selitettävissä johtamisen ja taivutuksen erikseen aiheuttamien jännitevasteiden yhtäaikaisella summautumisella. Morfologisesti kompleksisten sanojen lukemisen ja kuulemisen mekanismien välillä havaittiin myös eroja. Tämä johtunee siitä, että kuultaessa sanaa käsitellään koko ajan sen edetessä ajassa, kun visuaalisessa modaliteetissa puolestaan kielellinen informaatio tullee käyttöön kokonaisena nopeammin. Tästä johtuen morfologisia prosesseja tutkittaessa pitää kiinnittää erityistä huomiota siihen, millä ajanhetkellä morfologinen informaatio on aivojen käytettävissä aistipiiristä riippuen. Väitöskirjatyössä kehitetty suffiksilukittujen vasteiden menetelmä auttaa tässä vertailussa.