Neurovetenskapsmän får insikt i hur hjärnan läser datorkod

Neurovetenskapsmän vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) har fått värdefull insikt i hur hjärnan läser datorkod. De fann att istället för att förlita sig på de områden i hjärnan som är involverade i språkbehandling, aktiveras “multiple demand network”. Detta nätverk är också det som är ansvarigt för komplexa kognitiva uppgifter som matematiska problem.

Det är lätt att se varför man skulle tro att de områden som är involverade i språkbehandling skulle vara desamma för datorprogrammering, eftersom de två uppgifterna är liknande på många sätt. Till exempel kräver datorprogrammering också att man lär sig nya symboler och termer, som sedan måste organiseras så att maskinen vet vad den ska göra. Datorkod måste också vara extremt tydlig, så att programmerare kan förstå den.

Trots detta blir saker ännu mer komplexa när man läser datorkod med multiple demand network, eftersom det inte kräver samma kognitiva krav som matematik.

Anna Ivanova är en doktorand vid MIT och huvudförfattare till studien.

“Att förstå datorkod verkar vara sin egen sak. Det är inte samma sak som språk, och det är inte samma sak som matematik och logik”, säger Ivanova.

Forskningen involverade också seniorförfattaren Evelina Fedorenko, en biträdande professor i neurovetenskap och medlem i McGovern Institute for Brain Research, samt forskare från MIT:s datavetenskaps- och artificiell intelligenslaboratorium och Tufts University.

Artikeln publicerades i eLife den här månaden.

Fedorenkos arbete fokuserar på de funktioner som förlitar sig på hjärnans språknätverk, som är beläget i vänster hjärnhalva. Några av hennes tidigare arbeten har visat att språknätverket inte verkar aktiveras av musik och matematik.

“Här var vi intresserade av att undersöka förhållandet mellan språk och datorprogrammering, delvis för att datorprogrammering är en så ny uppfinning att vi vet att det inte kan finnas några inbyggda mekanismer som gör oss till bra programmerare”, säger Ivanova.

Aktiverat multiple demand network

Forskarna fann mycket liten respons till kod i dessa språkområden, men de fann att multiple demand network aktiverades i frontal- och parietalloben. Detta nätverk används när uppgifter kräver stora mängder information för att hållas samtidigt, vilket leder till vår förmåga att utföra en mängd mentala uppgifter.

“Det gör nästan allt som är kognitivt utmanande, som gör att man tänker hårt”, säger Ivanova.

Forskarna kunde inte identifiera specifika områden som används uteslutande för programmering, men de tror att personer med omfattande programmeringserfarenhet kan utveckla specialiserad hjärnaktivitet.

“Det är möjligt att om man tar personer som är professionella programmerare, som har tillbringat 30 eller 40 år med att programmera i ett visst språk, man kan börja se någon specialisering, eller någon kristallisering av delar av multiple demand systemet”, säger Fedorenko. “I personer som är bekanta med programmering och kan utföra dessa uppgifter effektivt, men som har haft relativt begränsad erfarenhet, verkar det inte som att man ser någon specialisering ännu.”

En grupp forskare vid Johns Hopkins University hade också liknande resultat, särskilt när det gäller att multiple demand network aktiveras för programmeringsproblem. Enligt forskarna betyder dessa resultat att programmering inte kan begränsas till en matematikbaserad färdighet eller en språkbaserad färdighet, eftersom den kan förlita sig på både språk och multiple demand system.

“Det har funnits påståenden från båda sidor — det måste vara tillsammans med matematik, det måste vara tillsammans med språk”, säger Ivanova. “Men det verkar som att datavetenskapsutbildare kommer att behöva utveckla sina egna metoder för att undervisa i kod på ett effektivt sätt.”