مغز انسان در زمان کدنویسی و برنامه نویسی چه کار می کند؟

آنا ایوانووا، دانشجوی فارغ التحصیل در بخش مغز و علوم شناختی MIT می گوید: برنامه نویسی کامپیوتری یک مهارت قدیمی نیست، بنابراین ما یک ماژول ذاتی در مغز نداریم که پردازش را برای ما انجام دهد. این بدان معناست که ما باید از برخی از سیستم‌های عصبی موجود برای پردازش کد استفاده کنیم.

ایوانووا و همکارانش دو سیستم مغزی را مورد مطالعه قرار دادند که ممکن است کاندیدای خوبی برای پردازش کد باشند: سیستم تقاضای چندگانه - که تمایل به انجام کارهای چالش برانگیز شناختی مانند حل مسائل ریاضی یا استدلال منطقی دارد - و سیستم زبان. با وجود شباهت‌های ساختاری بین زبان‌های برنامه‌نویسی و زبان‌های طبیعی، محققان دریافتند که مغز سیستم زبان را درگیر نمی‌کند، بلکه سیستم تقاضای چندگانه را فعال می‌کند.

نتایج بدون توجه به زبان برنامه نویسی (مطالعه بر پایتون و ScratchJr، یک زبان برنامه نویسی بصری برای کودکان)، نوع مسئله، و عناصر کد (عبارات متوالی، دستورات if و حلقه ها) با هم سازگار بود. این مطالعه همچنین نشان داد که سیستم تقاضای چندگانه احتمالاً نمایش‌هایی از اطلاعات مرتبط با کد، از جمله مفاهیم رایج کدنویسی (مانند حلقه‌ها) و دانش خاص یک زبان برنامه‌نویسی (مانند نحو حلقه for در جاوا در مقابل پایتون) را ذخیره می‌کند.

با این حال، کدنویسی و ریاضیات و منطق کاملاً به مکانیسم‌های مغزی مشابهی متکی نیستند. ایوانووا می گوید: سیستم تقاضای چندگانه شامل مناطقی در نیمکره چپ و راست است. برای ریاضیات و منطق، ما معمولاً فعالیت بیشتری را در نیمکره چپ می بینیم. برای کد، سیستم تقاضای چندگانه را در هر دو نیمکره فعال کرد، بنابراین الگوی فعال‌سازی با آنچه برای ریاضی و منطق می‌بینیم متفاوت است.
«شاید اگر بسیار خوب هستید، مقداری از بافت مغز اختصاصی برای کد داشته باشید. اما برای اینکه یک برنامه نویس خوب باشید به آن نیاز ندارید."
نتایج تحقیقات MIT با مطالعه مشابهی از دانشگاه جانز هاپکینز (JHU) مرتبط است، جایی که محققان دریافتند مکانیسم‌های عصبی برای خواندن و درک کد با منطق و تا حدی با ریاضی همپوشانی دارند. اما مطالعه JHU نشان می‌دهد که اتکای قوی‌تری به سمت چپ سیستم تقاضای چندگانه مغز دارد. (هر دو مطالعه MIT و JHU در شماره اخیر مجله eLife منتشر شده اند.)

یون فی لیو، دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه Neuroplasticity and Development JHU و نویسنده اصلی این مطالعه، می گوید: «هنگام خواندن کد، ممکن است ترجیح دهیم از نسخه سمت چپ این شبکه استفاده کنیم. با این حال، ممکن است یک تفاوت فردی در مورد استفاده از آن وجود داشته باشد، که لیو آن را به تفاوت دست چپ و راست تشبیه می کند.

«بیشتر مردم از دست راست خود برای نوشتن استفاده می کنند، در حالی که برخی از افراد از دست چپ خود استفاده می کنند و افراد کمتری می توانند از هر دو دست استفاده کنند. لیو می‌گوید که این ممکن است برای خواندن کد نیز صادق باشد. "بیشتر مردم از سیستم استدلال منطقی چپ استفاده می کنند، و برخی از کمی از سمت راست استفاده می کنند، اما شاید برخی از افراد از هر دو استفاده کنند. اینکه هر فرد چقدر برای خواندن کد به سمت چپ مغز متکی است، با میزان تکیه آنها برای انجام کارهای زبانی به سمت چپ مغز مرتبط است. این نشان می دهد که حتی اگر مغز شبکه زبانی خود را درگیر نکند، زبان ممکن است همچنان در درک کد نقش داشته باشد.

در حالی که مطالعه MIT هیچ منطقه تخصصی را در سیستم تقاضای چندگانه که به تفسیر کد اختصاص داده شده است، شناسایی نکرد، ایوانووا خاطرنشان می کند که با افزایش مهارت در برنامه نویسی، امکان توسعه چنین منطقه ای وجود دارد. «شاید اگر بسیار خوب هستید، مقداری از بافت مغز اختصاصی برای کد داشته باشید. اما برای اینکه یک برنامه نویس خوب باشید نیازی به آن ندارید.

هر دو مطالعه با محدودیت داشتن تعداد کمی از شرکت کنندگان و استفاده از کدهای کوتاه همراه هستند. باربارا وبر، استاد دانشگاه سنت گالن در سوئیس که همچنین بررسی جامعی از مطالعات انجام داده است، می‌گوید: «ما نمی دانیم که آیا مغز با یک پایه کد بزرگ که صدها خط کد دارد دقیقاً یکسان رفتار می کند یا خیر. همچنین ممکن است برای تعیین اینکه آیا مغز بر اساس نوع کار کدگذاری (فرانت در مقابل بک‌اند یا نوشتن در مقابل کد اشکال‌زدایی) و سطح مهارت برنامه‌نویس رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهد.