Investigating the neurocognitive mechanisms underlying truth-conditional and logical semantic aspects of sentence processing: an event-related brain potential study

The present event-related brain potentials (ERP) study investigated questions concerning the neurocognitive mechanisms and temporal dynamics underlying the processing of two manifestations of truth-conditional/logical semantic anomalies: namely, (1) logical contradictions/hyponymy violations (e.g., Because Sarah loves all vegetables, she decided to buy #apples/broccoli at the store); and (2) unlicensed negative polarity items (NPIs) (e.g., Surprisingly, Frank did finish #any of his work yesterday) – alongside 'classical’ conceptual semantic violations, during written sentence comprehension. With respect to the processing of logical contradictions, previous ERP studies have reported a mix of ERP effects elicited by such violations, the most consistent being the absence of N400 modulation as a function of truth-value. We argued, however, that the validity of previous research findings may have been compromised due to a number of methodological weaknesses related to experimental design, data analysis, and failure to control for priming effects. To address these concerns, we tested 26 native English speakers using a semantic violation paradigm in which the factors PRIMING and TRUTH-VALUE were orthogonally crossed.Using a balanced and rigorously controlled experimental design, our study demonstrated that although significant inter-individual variability in ERP responses to logical contradictions was observed, truth-value was indeed reflected online in the local N400 time window in a subset of participants. Logical contradictions additionally elicited a late left anterior negativity (L-LAN) across participants – an effect that was not modulated by working memory factors. By contrast, unlicensed NPIs elicited a P600 component that was present only in high working memory span participants. These findings suggest that not all anomalies classified as logical semantic in nature seem to be reflected by the same ERP profile. Third, we found the predicted N400 effect in the conceptual semantics condition. Finally, all three classes of violations elicited a robust, N400-type negative component time-locked to the sentence-final word. The amplitude of this late N400 component was moreover found to pattern monotonically in a graded manner with acceptability ratings between conditions in the logical contradictions sub-experiment. Future research should be directed toward determining the factors that distinguish participants who show an N400 effect as a function of truth-value from those who do not, and understanding the functional significance of late N400-type effects observed at sentence offset.La présente étude de potentiels évoqués (PÉs) se penche sur des questions liées aux mécanismes neurocognitifs et au décours temporel du traitement de phrases écrites contenant deux cas d’anomalies sémantiques/logiques liées aux conditions de vérité. Ces anomalies sont (1) des contradictions logiques/hyponymiques (par exemple, Parce que Sarah aime tous les légumes, elle a décidé d’acheter des #pommes/brocolis au magasin) ; et (2) des items de polarité négative (IPN) illicites (par exemple, Étonnamment, Frank a bel et bien fini #quelque travail #que ce soit hier), ainsi que des violations conceptuelles/sémantiques «classiques». Concernant les contradictions logiques, des études PÉs antérieures ont fait état d’un ensemble d’effets PÉs liés à ces violations. L’effet le plus systématique consiste en l’absence de modulation N400 liée aux conditions de vérité. Notre argument, cependant, était que la validité de ces données pourrait avoir été compromise en raison d’un nombre de faiblesses méthodologiques liées au protocole expérimental, à l’analyse des données et à l’absence de contrôle des effets d’amorçage potentiels. En vue de prendre ces problèmes en considération, nous avons testé 26 locuteurs natifs de l’anglais lors d’un paradigme de violation sémantique dans lequel les facteurs AMORÇAGE et CONDITION DE VÉRITÉ ont été croisés de façon orthogonale.Grâce à un protocole expérimental équilibré et rigoureusement contrôlé, notre étude a démontré que, malgré une variabilité interindividuelle significative dans les réponses PÉs à aux contradictions logiques, le facteur de condition de vérité était bel et bien reflété dans les modulations de N400 dans un sous-groupe de participants. Les contradictions logiques ont en outre élicité une négativité antérieure gauche tardive (L-LAN) chez tous les participants – un effet non modulé par les facteurs de mémoire de travail. En contraste avec cette donnée, les IPN illicites ont élicité une composante P600 présente seulement chez les participants ayant un empan élevé de mémoire de travail. Ces données suggèrent que toutes les anomalies de nature logique/sémantique ne se reflètent pas au travers des mêmes profiles PÉs. Troisièmement, nous avons trouvé l’effet N400 prédit dans la condition de violations conceptuelles. Enfin, les trois types de violations ont élicité une composante robuste de classe N400 sur le dernier mot des phrases. L’amplitude de cette composante N400 tardive affichait par ailleurs un lien monotone et graduel avec les jugements d’acceptabilité entre les conditions de la sous-expérience de contradictions logiques. Les recherches futures devront se concentrer sur les facteurs potentiels permettant de distinguer les participants présentant ou non un effet de N400 en fonction des conditions de vérité. Elles devront également s’interroger sur la signification fonctionnelle des effets de type N400 observés en fin de phrases