Οι νευροεπιστήμονες αποκτούν εικόνα για το πώς ο εγκέφαλος διαβάζει τον κώδικα υπολογιστή

Οι νευροεπιστήμονες στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) έχουν αποκτήσει πολύτιμη εικόνα για το πώς ο εγκέφαλος διαβάζει τον κώδικα υπολογιστή. Βρήκαν ότι αντί να βασίζονται στις περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στη επεξεργασία της γλώσσας, το «δίκτυο πολλαπλών απαιτήσεων» ενεργοποιείται. Αυτό το δίκτυο είναι επίσης υπεύθυνο για σύνθετες γνωστικές εργασίες όπως τα μαθηματικά προβλήματα.

Είναι εύκολο να καταλάβουμε γιατί κάποιος θα σκεφτόταν ότι οι περιοχές που εμπλέκονται στη επεξεργασία της γλώσσας θα ήταν οι ίδιες για την προγραμματιστική, καθώς οι δύο εργασίες είναι παρόμοιες σε διάφορους τρόπους. Για παράδειγμα, η προγραμματιστική απαιτεί επίσης την εκμάθηση νέων συμβόλων και όρων, τα οποία στη συνέχεια πρέπει να οργανωθούν έτσι ώστε η μηχανή να ξέρει τι να κάνει. Ο κώδικας υπολογιστή πρέπει επίσης να είναι εξαιρετικά σαφής, επιτρέποντας στους προγραμματιστές να τον κατανοήσουν.

Παρά το γεγονός αυτό, τα πράγματα γίνονται ακόμη πιο σύνθετα, καθώς η ανάγνωση του κώδικα υπολογιστή με το δίκτυο πολλαπλών απαιτήσεων δεν απαιτεί τις ίδιες γνωστικές απαιτήσεις όπως τα μαθηματικά.

Η Άννα Ιβάνοβα είναι φοιτήτρια μεταπτυχιακού στο MIT και η βασική συγγραφέας της μελέτης.

«Η κατανόηση του κώδικα υπολογιστή φαίνεται να είναι το δικό του πράγμα. Δεν είναι το ίδιο με τη γλώσσα και δεν είναι το ίδιο με τα μαθηματικά και τη λογική», λέει η Ιβάνοβα.

Η έρευνα περιελάμβανε επίσης τον Evelina Fedorenko, Αναπληρωτή Καθηγητή Νευροεπιστημών και μέλος του Ινστιτούτου McGovern για την Έρευνα του Εγκεφάλου, καθώς και ερευνητές από το Εργαστήριο Επιστήμης και Τεχνολογίας Υπολογιστών του MIT και το Πανεπιστήμιο Tufts.

Το έγγραφο δημοσιεύθηκε στο eLife αυτό το μήνα.

Η εργασία της Fedorenko επικεντρώνεται στις λειτουργίες που βασίζονται στο δίκτυο γλώσσας του εγκεφάλου, το οποίο βρίσκεται στο αριστερό ημισφαίριο του εγκεφάλου. Κάποια από την προηγούμενη εργασία της έδειξε ότι το δίκτυο γλώσσας δεν ενεργοποιείται από τη μουσική και τα μαθηματικά.

“Εδώ, ήμασταν ενδιαφερμένοι να εξερευνήσουμε τη σχέση μεταξύ γλώσσας και προγραμματιστικής, εν μέρει επειδή η προγραμματιστική είναι μια τόσο νέα εφεύρεση που ξέρουμε ότι δεν υπάρχουν καμία σκληροκωδικοποιημένα μηχανικά που να μας κάνουν καλούς προγραμματιστές”, λέει η Ιβάνοβα.

Ενεργοποιημένο Δίκτυο Πολλαπλών Απαιτήσεων

Οι ερευνητές βρήκαν πολύ μικρή απόκριση στον κώδικα σε αυτές τις περιοχές γλώσσας, αλλά βρήκαν το δίκτυο πολλαπλών απαιτήσεων ενεργοποιημένο σε ολόκληρο το μετωπιαίο και παριητικό λοβό. Αυτό το δίκτυο βασίζεται όταν οι εργασίες απαιτούν μεγάλες ποσότητες πληροφοριών να κρατηθούν同時, οδηγώντας στην ικανότητά μας να εκτελέσουμε eine σειρά από νοητικές εργασίες.

“Κάνει σχεδόν τα πάντα που είναι γνωστικά απαιτητικά, που σας κάνουν να σκεφτείτε σκληρά”, λέει η Ιβάνοβα.

Οι ερευνητές δεν κατέγραψαν συγκεκριμένες περιοχές που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για την προγραμματιστική, αλλά πιστεύουν ότι άτομα με σημαντική εμπειρία προγραμματιστικής θα μπορούσαν να αναπτύξουν εξειδικευμένη εγκεφαλική δραστηριότητα.

«Είναι δυνατό ότι αν πάρουμε άτομα που είναι επαγγελματίες προγραμματιστές, που έχουν περάσει 30 ή 40 χρόνια να κωδικοποιούν σε μια συγκεκριμένη γλώσσα, μπορεί να αρχίσουμε να βλέπουμε κάποια εξειδίκευση, ή κάποια κρυστάλλωση τμημάτων του δικτύου πολλαπλών απαιτήσεων», λέει η Fedorenko. «Σε άτομα που είναι εξοικειωμένα με την προγραμματιστική και μπορούν να εκτελέσουν αυτές τις εργασίες αποτελεσματικά, αλλά έχουν περιορισμένη εμπειρία, δεν φαίνεται να βλέπουμε κάποια εξειδίκευση ακόμη».

Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins είχε επίσης παρόμοια ευρήματα, ειδικά με το δίκτυο πολλαπλών απαιτήσεων που ενεργοποιείται για προβλήματα προγραμματιστικής. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτά τα ευρήματα σημαίνουν ότι η προγραμματιστική δεν μπορεί να περιοριστεί ως μια μαθηματική δεξιότητα ή δεξιότητα γλώσσας, καθώς μπορεί να βασίζεται και στις δύο γλώσσες και στο δίκτυο πολλαπλών απαιτήσεων.

«Υπήρξαν ισχυρισμοί και από τις δύο πλευρές — πρέπει να είναι μαζί με τα μαθηματικά, πρέπει να είναι μαζί με τη γλώσσα», λέει η Ιβάνοβα. «Αλλά φαίνεται ότι οι εκπαιδευτικοί της επιστήμης υπολογιστών θα πρέπει να αναπτύξουν τις δικές τους προσεγγίσεις για τη διδασκαλία του κώδικα με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο».