Orthographic and phonological representation and processing of lexical stress in the mental lexicon

Abstract

Every word constitutes of its segmental and prosodic characteristics (Botinis, 2011). Lexical stress is a prosodic characteristic, referring to the prominence of one syllable of a word relative to the others (Ladd & Arvaniti, 2023). The acoustic correlates of a stressed syllable are increased duration and increased amplitude (Beckman, 1986; Laver, 1994). Lexical stress can enhance word disambiguation, especially in free-stress languages where stress position can vary (Arvaniti, 2020). In this case, shifting stress from one syllable to another in a given word can alter entirely a word meaning, as in the example of “γέρος” (ˈʝeros/old) και “γερός” (ʝeˈros/strong) in Greek that differ only in stress and their meaning is completely different. The current doctoral thesis aims at exploring lexical stress and more specifically the effects of stress in spoken word recognition and in silent reading. Furthermore, another goal was to test stress effects in the time course of lexical identification. Does stress affect word processing in the earliest stages of lexical access or does its effects become obvious in the latter stages of that process? The current study was conducted in Greek, a language that lends itself to the investigation of stress for the following reasons: (a) it is a free-stress language (Arvaniti, 2007) with the only phonological restriction of stress falling in one of the last three syllables of a word (Malikouti-Drachman & Drachman, 1989), (b) it is transparent language (Protopapas & Vlahou, 2009) with relatively small effects on vowel quality (Arvaniti, 2007; Fourakis, Botinis, & Katsaiti, 1999), and (c) the Greek language has an orthographic mark of stress placed on the vowel of the stressed syllable in every polysyllabic word (Protopapas, 2016). Regarding the effects of stress in spoken word recognition, several studies so far have demonstrated the effects of stress in word recognition, especially through the use of priming experiments (in English, Cooper et al., 2002; in Dutch, van Donselaar, Koster, & Cutler, 2005; in Italian, Tagliapietra & Tabossi, 2005; in Spanish, Soto-Faraco et al., 2001). In these experiments participants identified a target word faster when the auditory prime was a disyllabic fragment matching segmentally and prosodically to the following target, than in the condition of a neutral prime. Eye-tracking studies using the visual world paradigm further support the aforementioned findings suggesting that lexical stress affects spoken word recognition from the moment it becomes available in the acoustic signal αντιληπτός (in Dutch, Reinisch et al., 2010; in Italian, Sulpizio & McQueen, 2012). As a result, a primary goal of the current thesis was to check the replicability of the observed stress effects in Greek (chapters 1 and 2). In the domain of silent reading findings regarding the effects of stress are more limited and observed mainly in eye-tracking studies in English (Ashby & Clifton, 2005; Breen & Clifton, 2011, 2013). Moreover, in languages that bear an orthographic mark of stress in their orthography, a question rises concerning to what degree (if any) does the orthographic mark of stress affect visual word processing. Findings in this area are controversial since most studies designed to examine the effects of the orthographic mark of stress were conducted in Spanish (Gutierrez-Palma et al., 2021; Labusch et al., 2022; Marcet et al., 2021; Marcet & Perea, 2022; Schwab, 2015), a language where the stress mark is only of use in a limited number of cases (for a thorough description of the stress assignment in Spanish see Marcet and Perea, 2022). In the present doctoral thesis, it was attempted for the first time to investigate the processing of the orthographic mark of stress through both a possible parafoveal preview benefit before the eyes of the reader fixate on the word for the first time, as well as the silent reading of stress minimal pairs embedded in sentences while recording eye movements (chapter 3). A significant advantage of this study is the fact that changing the placement of the stress mark in a target did not constitute an orthographic error, rather the orthographic image of another lexical representation. Apart from the above, another equally important goal of the current thesis was the examination of the representation of stress in the mental lexicon and its relation to the segmental word characteristics. Levelt et al. (1999) in their model WEAVER++ proposed (a) the existence of abstract metrical frames and (b) the theory of stress Underspecification. According to stress Underpecification, only less frequent stress patterns in a given language are represented in the lexicon, while the most frequent (default) stress pattern is applied on words by rule. For this reason, it was attempted to observe “pure” stress priming in the absence of segmental overlap between prime and target (chapter 1), but also differences in the priming effects observed depending on whether the stress pattern under investigation was the default or a less frequent stress pattern (chapter 2). Overall, the findings of the present doctoral thesis confirm the effects of stress in spoken word recognition from the moment stress becomes available in the acoustic signal. In reading the effects of the orthographic mark of stress are lacking in the earliest stages of word recognition as indicated by the exploration of possible stress effects from the parafoveal preview of the initial syllable of the target word. Stress effects become evident though in the case of stress minimal pairs differing only in stress. Here, the stress mark affects significantly the access to a word’s meaning, by facilitating the process of reading when the stress mark matches sentence semantics, and by inhibiting the process when its placement on the word contradicts with sentence semantics. On the other hand, the absence of the stress mark demonstrates only minimal effects, possibly due to the lack of a complete coherent orthographic word presentation of the target. Finally, regarding the representation of stress in the lexicon, according to the current findings there is no evidence to support either the presence of abstract metrical frames or the theory of stress Underspecification. On the contrary, it is suggested that lexical stress (either the default or a non-default stress pattern) is fully specified in the lexicon as an integral part of the lexical representation.

Κάθε λέξη αποτελείται από τα τεμαχιακά και τα προσωδιακά χαρακτηριστικά της (Botinis, 2011). Ένα προσωδιακό χαρακτηριστικό αποτελεί και ο λεξικός τόνος που στοιχειοθετείται στην προεξοχή μιας συλλαβής μιας λέξης σε σχέση με τις υπόλοιπες (Ladd & Arvaniti, 2023). Τα ακουστικά χαρακτηριστικά της τονισμένης συλλαβής είναι η αυξημένη διάρκεια και η αυξημένη ένταση (Beckman, 1986; Laver, 1994). Ο λεξικός τόνος μπορεί να διαθέτει διακριτική λειτουργία μεταξύ των λέξεων, ειδικά σε γλώσσες με ελεύθερο τόνο όπου η θέση του τόνου μπορεί να ποικίλει (Arvaniti, 2020). Σε αυτές τις περιπτώσεις, η μετάθεσή του από μια συλλαβή της λέξης σε μια άλλη μπορεί να αλλάζει τελείως το νόημα μιας λέξης, όπως στο παράδειγμα των λέξεων «γέρος» (ˈʝeros) και «γερός» (ʝeˈros) στην Ελληνική που διαφέρουν μόνο ως προς τον τόνο και αλλάζει εντελώς η σημασία τους. Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει στην μελέτη του λεξικού τόνου και πιο συγκεκριμένα στην διερεύνηση των επιδράσεων του τόνου τόσο στην αναγνώριση του προφορικού λόγου όσο και στην σιωπηλή ανάγνωση. Παράλληλα, στόχος ήταν να ελεγχθεί χρονικά η τονική επίδραση στα στάδια της λεξικής αναγνώρισης. Ο τόνος παρουσιάζει επιδράσεις από τα πρώιμα στάδια της λεξικής πρόσβασης ή η επίδρασή του γίνεται εμφανής στα τελικά στάδια της διαδικασίας αυτής; Η μελέτη πραγματοποιήθηκε στην Ελληνική γλώσσα, μια γλώσσα που ενδείκνυται για την μελέτη του τονισμού για τους εξής λόγους: (α) διαθέτει ελεύθερο τόνο (Arvaniti, 2007) με μοναδικό φωνολογικό περιορισμό ότι ο τόνος πάντα τοποθετείται σε μια από τις τρεις τελευταίες συλλαβές μιας λέξης (Malikouti-Drachman & Drachman, 1989), (β) είναι μια διαφανής γλώσσα (Πρωτόπαπας & Βλάχου, 2009) με περιορισμένη επίδραση στην ποιότητα των φωνηέντων (Arvaniti, 2007; Fourakis, Botinis, & Katsaiti, 1999), και (γ) διαθέτει ορθογραφικό σημάδι του τόνου που τοποθετείται στο φωνήεν της τονισμένης συλλαβής σε κάθε πολυσύλλαβη λέξη (Protopapas, 2016). Αναφορικά με τις επιδράσεις του τονισμού στην αναγνώριση προφορικού λόγου, αρκετές μελέτες έως τώρα έχουν καταδείξει τις επιδράσεις του τόνου στην λεξική αναγνώριση κυρίως μέσα από πειράματα προέγερσης (στα Αγγλικά, Cooper et al., 2002; στα Ολλανδικά, van Donselaar, Koster, & Cutler, 2005; στα Ιταλικά, Tagliapietra & Tabossi, 2005; στα Ισπανικά, Soto-Faraco et al., 2001). Στα πειράματα αυτά οι συμμετέχοντες αναγνώριζαν πιο γρήγορα μια λέξη στόχο όταν ο ακουστικός προεγέρτης ήταν δισύλλαβο απόσπασμα όμοιο τεμαχιακά και προσωδιακά με την λέξη στόχο που ακολουθούσε, από ότι στην συνθήκη ενός ουδέτερου προεγέρτη. Μελέτες καταγραφής οφθαλμοκινήσεων με την χρήση του πειραματικού σχεδιασμού του οπτικού κόσμου ενίσχυσαν τα παραπάνω ευρήματα προτείνοντας ότι ο λεξικός τόνος επιδρά στην διαδικασία της λεξικής αναγνώρισης στην ακουστική αντίληψη του λόγου από την στιγμή που γίνεται αντιληπτός (στα Ολλανδικά, Reinisch et al., 2010; στα Ιταλικά, Sulpizio & McQueen, 2012). Ως εκ τούτου, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής επιχειρήθηκε αρχικά να ελεγχθεί η επαναληψιμότητα των παρατηρούμενων ευρημάτων στα Ελληνικά (κεφάλαια 1 και 2) .Στο πεδίο της σιωπηλής ανάγνωσης τα ευρήματα αναφορικά με την επίδραση του τόνου είναι αρκετά πιο περιορισμένα και προκύπτουν κυρίως από μελέτες με καταγραφές οφθαλμοκινήσεων στα Αγγλικά (Ashby & Clifton, 2005; Breen & Clifton, 2011, 2013). Πρόσθετα, στις γλώσσες που διαθέτουν τονικό σημάδι στην ορθογραφία τους, προκύπτει το ερώτημα του εάν και κατά πόσο επιδρά το τονικό σημάδι στην οπτική επεξεργασία των λέξεων. Εδώ τα ευρήματα είναι αμφιλεγόμενα καθώς οι περισσότερες μελέτες που αποσκοπούσαν στην μελέτη των επιδράσεων του ορθογραφικού σημαδιού του τόνου έγιναν στα Ισπανικά (Gutierrez-Palma et al., 2021; Labusch et al., 2022; Marcet et al., 2021; Marcet & Perea, 2022; Schwab, 2015), μια γλώσσα όπου όμως το τονικό σημάδι στην ορθογραφία χρησιμοποιείται σε κάποιες μόνο περιπτώσεις λέξεων (για μια πιο εκτενή θεώρηση των κανόνων αναφορικά με την χρήση του τονικού σημαδιού στην ορθογραφία των Ισπανικών δείτε Marcet & Perea, 2022). Στην παρούσα διατριβή επιδιώχθηκε για πρώτη φορά η διερεύνηση της επεξεργασίας του ορθογραφικού σημαδιού του τόνου τόσο μέσω ενδεχόμενου πλεονεκτήματος που προσφέρεται από την προεπισκόπηση της λέξης προτού εστιάσει το βλέμμα του αναγνώστη σε αυτήν για πρώτη φορά, όσο και μέσα από την σιωπηλή ανάγνωση τονικά ελάχιστων ζευγών λέξεων σε προτάσεις με την καταγραφή οφθαλμοκινήσεων (κεφάλαιο 3). Βασικό πλεονέκτημα της μελέτης αυτής αποτελεί το γεγονός ότι η μετατόπιση του τονικού σημαδιού σε διαφορετική θέση στην λέξη-στόχο δεν αποτελούσε ορθογραφικό σφάλμα αλλά την ορθογραφική απεικόνιση μιας άλλης λεξικής αναπαράστασης. Ένας εξίσου σημαντικός στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη της τονικής αναπαράστασης στο νοητικό λεξικό και η σχέση με τα τεμαχιακά χαρακτηριστικά των λέξεων. Ο Levelt και συνεργάτες (1999) στο μοντέλο τους WEAVER++ πρότειναν (α) την ύπαρξη ανεξάρτητων μετρικών μοτίβων στο λεξικό, καθώς και (β) την θεωρία του τονικού υποπροσδιορισμού. Βάσει του υποπροσδιορισμού, μόνο τα λιγότερο συχνά τονικά μοτίβα αναπαρίστανται στο λεξικό, ενώ το συχνότερο τονικό μοτίβο (default) προστίθεται στις λέξεις βάσει κανόνα. Για το λόγο αυτό, επιχειρήθηκε να διαπιστωθούν «γνήσιες» τονικές επιδράσεις κατά την απουσία τεμαχιακής ομοιότητας προεγέρτη-στόχου (κεφάλαιο 1), αλλά και τυχόν διαφορές στις παρατηρούμενες τονικές επιδράσεις ανάλογα με το αν το τονικό μοτίβο υπό εξέταση αποτελούσε το πιο συχνά εμφανιζόμενο στην γλώσσα (default) ή λιγότερο συχνά εμφανιζόμενο (non-default) (κεφάλαιο 2). Συνολικά, τα ευρήματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής επιβεβαιώνουν την επίδραση του τόνου στην διαδικασία της λεξικής αναγνώρισης κατά την ακουστική αντίληψη του λόγου από την στιγμή που γίνεται αντιληπτός στο ακουστικό σήμα. Στην ανάγνωση οι επιδράσεις του ορθογραφικού σημαδιού του τόνου απουσιάζουν στα πιο πρώιμα στάδια της λεξικής αναγνώρισης όπως προκύπτει από την διερεύνηση πιθανών τονικών επιδράσεων κατά την προεπισκόπηση της αρχικής συλλαβής της λέξης-στόχου. Οι τονικές επιδράσεις ωστόσο γίνονται πιο ξεκάθαρες στην περίπτωση των ελάχιστων τονικών ζευγών που διαφέρουν μόνο ως προς τον τόνο. Εδώ το τονικό σημάδι φαίνεται να δρα σημαντικά στον προσδιορισμό νοήματος, ενισχύοντας την διαδικασία της σιωπηλής ανάγνωσης όταν ταιριάζει με την σημασιολογία της πρότασης και δυσχεραίνοντας την διαδικασία όταν αντιτίθεται στην σημασιολογία της πρότασης που ακολουθεί. Η απουσία του τονικού σημαδιού από την λέξη εμφανίζει περιορισμένες επιδράσεις, που πιθανόν οφείλονται στην απόδοση ελλιπών στοιχείων για την σύνθεση μιας ενιαίας ολοκληρωμένης ορθογραφικής αναπαράστασης της λέξης-στόχου. Τέλος, αναφορικά με την αναπαράσταση του τόνου στο λεξικό, με βάση τα παρόντα ευρήματα δεν προκύπτει υποστήριξη ως προς την παρουσία ανεξάρτητων μετρικών μοτίβων αλλά ούτε και ως προς την θεωρία του τονικού υποπροσδιορισμού. Αντίθετα, προτείνεται ότι ο λεξικός τόνος (είτε αφορά στο πιο συχνό τονικό μοτίβο είτε όχι) προσδιορίζεται πλήρως στο λεξικό ως αναπόσπαστο μέρος της λεξικής αναπαράστασης.