Was macht das Gehirn beim Lesen von Code?

4. Januar 2021, 15:52
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Nicht wie eine Sprache, aber auch nicht wie Mathematik: Forscher zeigen Hirnaktivität von Programmierern beim Lesen von Code.

In gewisser Weise ist das Erlernen einer Programmiersprache mit dem Erlernen einer Fremdsprache vergleichbar. Man muss neue Symbole und Begriffe kennen und wissen, wie diese organisiert werden. Ausserdem muss Code klar genug sein, damit andere Programmierer ihn lesen und verstehen können. Gleichzeitig ist logisches Denken gefragt und es gibt Parallelen zur Mathematik: Abläufe müssen geregelt und Zusammenhänge verstanden werden. 
Es gebe zwei Ansätze zur Frage, welche Fähigkeiten dazu beitragen, Programmieren zu lernen, erklären Forscher des MIT (Massachusetts Institute of Technology), die das Thema in einer wissenschaftlichen Arbeit erforschten. Ein Ansatz besagt, man müsse gut in Mathematik sein; der andere, dass das Sprachverständnis wichtiger sei.
Um diese Frage zu klären, untersuchten die MIT-Forscher mittels MRT (Magnetresonanztomographie), welche Hirnregionen aktiviert wurden, beziehungsweise, ob sich die Hirnaktivitätsmuster beim Lesen von Computercode mit sprachbezogenen Hirnaktivitäten überschneiden oder ob andere Regionen aktiviert werden.
Im Rahmen der Forschungsarbeit mussten Probanden ein Ausschnitt der textbasierten Programmiersprache Python und eine Kombination von Blöcken in der grafischen Programmiersprache ScratchJr, die sich an Kinder richtet, lesen. Unter den Codeschnipseln stand die Information jeweils noch in einem normalen Satz. Die Probanden waren laut der Publikation von 'MIT News' mit wenigstens einer der beiden Programmiersprachen vertraut.
Trotz der Ähnlichkeit zum normalen Sprachverständnis habe die Untersuchung gezeigt, dass bei Lesen von Computercode nicht diejenigen Regionen des Gehirns aktiviert werden, die an der Sprachverarbeitung beteiligt sind. Stattdessen werde ein verteiltes Netzwerk, das "Multiple Demand Network" (MD), aktiviert, das auch bei komplexen kognitiven Aufgaben wie dem Lösen von Matheproblemen oder Kreuzworträtseln rekrutiert wird.

Keine eigene Gehirnregion für Programmieren

Laut den Ergebnissen werde das MD-System in beiden Fällen – Code wie ausformulierter Satz – stark angeregt. Das Sprachsystem wiederum reagierte zwar "stark auf Satzprobleme, aber schwach oder gar nicht auf Codeprobleme", schreiben die Wissenschaftler weiter. Somit werde das MD-System auch dann aktiviert, wenn der Input strukturell der natürlichen Sprache ähnle.
Allerdings zeige sich, dass beim Lesen von Code andere Bereiche des MD-Systems aktiv werden als bei Mathe oder Logikproblemen, führen die Forscher aus. Die vollständigen Ergebnisse wurden in einem Paper bei 'eLife' publiziert.
"Das Verstehen von Computercode scheint eine eigene Sache zu sein. Es ist nicht das Gleiche wie Sprache, und es ist nicht das Gleiche wie Mathe und Logik", so das Fazit von Anna Ivanova, Hauptautorin der Studie.
Gleichzeitig hätten die Forschenden keine Regionen des Gehirns identifizieren können, die sich ausschliesslich dem Programmieren widmen. Sie weisen jedoch darauf hin, dass sich in den Gehirnen erfahrener Programmierer spezialisierte Gehirnaktivitäten entwickeln könnten.
Braucht es nun Mathe- oder Sprachverständnis? Die Ergebnisse zeigen, dass es auf diese Frage keine abschliessende Antwort gibt. "Aber es sieht so aus, als ob Informatikpädagogen ihre eigenen Ansätze entwickeln müssen, um Code möglichst effektiv zu lehren", so die Studienautorin. 

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