Neurowetenschappers krijgen inzicht in hoe de hersenen computercode lezen

Neurowetenschappers aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben waardevolle inzichten verkregen in hoe de hersenen computercode lezen. Ze ontdekten dat de ‘multiple demand network’ geactiveerd wordt, in plaats van de delen van de hersenen die betrokken zijn bij taalverwerking. Deze netwerk is ook verantwoordelijk voor complexe cognitieve taken zoals wiskundige problemen.

Het is gemakkelijk te begrijpen waarom men zou denken dat de gebieden die betrokken zijn bij taalverwerking hetzelfde zouden zijn als die voor computerprogrammering, aangezien de twee taken op verschillende manieren overeenkomen. Bijvoorbeeld, computerprogrammering vereist ook het leren van nieuwe symbolen en termen, die vervolgens georganiseerd moeten worden zodat de machine weet wat te doen. Computercode moet ook extreem duidelijk zijn, zodat programmeurs het kunnen begrijpen.

Desondanks worden dingen nog complexer als het lezen van computercode met de multiple demand network niet dezelfde cognitieve eisen stelt als wiskunde.

Anna Ivanova is een afgestudeerde student van MIT en de hoofdauteur van de studie.

“Het begrijpen van computercode lijkt zijn eigen ding te zijn. Het is niet hetzelfde als taal, en het is niet hetzelfde als wiskunde en logica,” zegt Ivanova.

Het onderzoek werd ook uitgevoerd door senior auteur Evelina Fedorenko, een associate professor in de neurowetenschappen en lid van het McGovern Institute for Brain Research, evenals onderzoekers van het Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory van MIT en de Tufts University.

Het artikel werd deze maand gepubliceerd in eLife .

Fedorenko’s werk richt zich op de functies die afhankelijk zijn van het taalnetwerk van de hersenen, dat zich in de linkerhelft van de hersenen bevindt. Sommige van haar eerdere onderzoek toonde aan dat het taalnetwerk niet geactiveerd wordt door muziek en wiskunde.

“Hier waren we geïnteresseerd in het onderzoeken van de relatie tussen taal en computerprogrammering, gedeeltelijk omdat computerprogrammering zo’n nieuwe uitvinding is dat we weten dat er geen ingebouwde mechanismen kunnen zijn die ons goede programmeurs maken,” zegt Ivanova.

Geactiveerd Multiple Demand Network

De onderzoekers vonden heel weinig respons op code in deze taalgebieden, maar ze vonden wel de multiple demand network geactiveerd in de frontale en pariëtale kwabben. Deze netwerk wordt gebruikt wanneer taken grote hoeveelheden informatie vereisen die tegelijkertijd moeten worden vastgehouden, wat leidt tot onze mogelijkheid om een reeks mentale taken uit te voeren.

“Het doet bijna alles wat cognitief uitdagend is, wat je dwingt om hard te denken,” zegt Ivanova.

De onderzoekers hebben geen specifieke gebieden gevonden die exclusief worden gebruikt voor programmeren, maar ze geloven dat individuen met aanzienlijke programmeerervaring gespecialiseerde hersenactiviteit kunnen ontwikkelen.

“Het is mogelijk dat als je mensen neemt die professionele programmeurs zijn, die 30 of 40 jaar hebben doorgebracht met programmeren in een bepaalde taal, je misschien enige specialisatie ziet, of enige kristallisatie van delen van het multiple demand systeem,” zegt Fedorenko. “Bij mensen die vertrouwd zijn met programmeren en deze taken efficiënt kunnen uitvoeren, maar relatief beperkte ervaring hebben, lijkt het er niet op dat je enige specialisatie ziet.”

Een team van onderzoekers aan de Johns Hopkins University had soortgelijke bevindingen, met name met betrekking tot de multiple demand network die wordt geactiveerd voor programmeerproblemen. Volgens de onderzoekers betekenen deze bevindingen dat programmeren niet kan worden beperkt tot een wiskundige vaardigheid of taalvaardigheid, omdat het zowel op taal als op het multiple demand systeem kan steunen.

“Er zijn claims geweest van beide kampen — het moet samen zijn met wiskunde, het moet samen zijn met taal,” zegt Ivanova. “Maar het lijkt erop dat computerwetenschappers hun eigen benaderingen moeten ontwikkelen om code het meest effectief te onderwijzen.”