神經科學家發現解釋代碼會激活一個通用的腦網絡，但不會激活語言處理中心。
從某些方面來說，學習編程類似於學習一門新語言。它需要學習新的符號和術語，這些符號和術語必須正確組織，以指示計算機該做什麼。計算機代碼還必須清晰明了，以便其他程式設計師可以閱讀和理解。
儘管存在這些相似之處，麻省理工學院的神經科學家發現，閱讀計算機代碼並不會激活參與語言處理的腦區域。相反，它會激活一個稱為多重需求網絡的分佈式網絡，該網絡還被用於複雜的認知任務，如解決數學問題或填字遊戲。
然而，儘管閱讀計算機代碼會激活多重需求網絡，但它似乎更多地依賴於網絡的不同部分，而不像數學或邏輯問題那樣，這表明編程並不能精確複製數學的認知需求。
「理解計算機代碼似乎是獨特的事情。它既不同於語言，也不同於數學和邏輯，」該研究的首席作者、麻省理工學院的研究生Anna Ivanova說道。
弗雷德里克·A·米德爾頓生涯發展副教授，腦科學高級作者弗拉基米拉·費多連科是這篇論文的高級作者，該論文今天發表在eLife上。麻省理工學院的計算機科學與人工智能實驗室和塔夫茨大學的研究人員也參與了該研究。
語言和認知
費多連科研究的一個主要焦點是語言與其他認知功能之間的關係。特別是，她一直在研究其他功能是否依賴大腦的語言網絡，其中包括布洛卡區和大腦左半球的其他區域。在之前的工作中，她的實驗室已經表明，音樂和數學似乎不會激活這個語言網絡。
「在這裏，我們有興趣探索語言和計算機編程之間的關係，部分原因是計算機編程是一項如此新的發明，我們知道不可能有任何使我們成為優秀程式設計師的硬連接機制，」Ivanova說道。
她說，關於大腦如何學習編程有兩種看法。一種認為，要想在編程上做得好，就必須擅長數學。另一種則認為，由於編碼與語言之間存在相似之處，語言技能可能更為重要。為了闡明這個問題，研究人員們着手研究閱讀計算機代碼時大腦活動模式是否會與與語言相關的大腦活動重疊。
在這項研究中，研究人員專注於兩種以易讀性而聞名的編程語言——Python和ScratchJr，後者是一種專為5歲及以上兒童設計的可視化編程語言。研究中的受試者都是精通他們被測試的語言的年輕成年人。當程式設計師躺在功能性磁共振(fMRI)掃描儀中時，研究人員向他們展示代碼片段，並要求他們預測代碼會產生什麼動作。
研究人員發現，大腦的語言區域幾乎沒有反應。相反，他們發現編碼任務主要激活了所謂的多重需求網絡。這個網絡的活動分佈在大腦的額葉和頂葉，通常被用於需要同時記住許多信息的任務，並負責我們執行各種各樣的心理任務的能力。
「它幾乎可以應對任何認知挑戰，讓你思考艱難的事情，」Ivanova說道。
先前的研究表明，數學和邏輯問題似乎主要依賴於左半球的多重需求區域，而涉及空間導航的任務更多地激活了右半球而不是左半球。與塔夫茨大學兒童研究與人類發展教授瑪麗娜·伯斯合作，麻省理工學院團隊發現閱讀計算機代碼似乎激活了多重需求網絡的左右兩側，而ScratchJr激活了右側比左側略微更多。
（示意圖）
經驗的影響
研究人員表示，雖然他們沒有確定任何看起來專門致力於編程的區域，但在有更多編碼經驗的人身上，這種專門的大腦活動可能會發展。
「如果你找一些專業程式設計師，他們在某種特定語言中編碼了30到40年，你可能會開始看到一些專門化，或者多重需求系統的一些結晶，」費多連科說道。「在那些熟悉編碼，能夠高效完成這些任務，但經驗相對有限的人身上，似乎還沒有看到任何專門化。」
在eLife同一期刊上發表的一篇附帶論文中，約翰斯·霍普金斯大學的一個研究團隊也報告稱，解決代碼問題會激活多重需求網絡而不是語言區域。
這些發現表明，編程應該被教授為基於數學的技能還是基於語言的技能並沒有確定的答案。研究人員表示，這部分是因為學習編程可能會同時涉及語言和多重需求系統，即使——一旦學會——編程並不依賴於語言區域。
「Ivanova說：「兩個陣營都有聲稱的說法——它必須與數學一起，它必須與語言一起。」「但看起來計算機科學教育者將不得不制定自己的教學方法來最有效地教授編碼。」
該研究得到了國家科學基金會、麻省理工學院腦與認知科學系和麻省理工學院腦研究所的資助。
