Les neuroscientifiques constatent que l’interprétation du code active un réseau cérébral à usage général, mais pas des centres de traitement du langage –

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  • À certains égards, apprendre à programmer un ordinateur est similaire à l’apprentissage d’une nouvelle langue. Cela nécessite l’apprentissage de nouveaux symboles et termes, qui doivent être organisés correctement pour indiquer à l’ordinateur ce qu’il doit faire. Le code informatique doit également être suffisamment clair pour que les autres programmeurs puissent le lire et le comprendre.

    En dépit de ces similitudes, les neuroscientifiques du MIT ont découvert que la lecture de code informatique n’active pas les régions du cerveau impliquées dans le traitement du langage. Au lieu de cela, il active un réseau distribué appelé réseau à demandes multiples, qui est également recruté pour des tâches cognitives complexes telles que la résolution de problèmes mathématiques ou des mots croisés.

    Cependant, bien que la lecture de code informatique active le réseau à demandes multiples, elle semble reposer davantage sur différentes parties du réseau que les problèmes mathématiques ou logiques, ce qui suggère que le codage ne reproduit pas non plus précisément les exigences cognitives des mathématiques.

    «Comprendre le code informatique semble être sa propre chose. Ce n’est pas la même chose que le langage, et ce n’est pas la même chose que les mathématiques et la logique», explique Anna Ivanova, étudiante diplômée du MIT et auteur principal de l’étude.

    Evelina Fedorenko, professeure agrégée de neurosciences en développement de carrière Frederick A. et Carole J.Middleton et membre du McGovern Institute for Brain Research, est l’auteure principale de l’article, qui paraît aujourd’hui dans eLife. Des chercheurs du laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle du MIT et de l’Université Tufts ont également participé à l’étude.

    Langage et cognition

    Un axe majeur des recherches de Fedorenko est la relation entre le langage et d’autres fonctions cognitives. En particulier, elle a étudié la question de savoir si d’autres fonctions reposent sur le réseau de langage du cerveau, qui comprend la zone de Broca et d’autres régions de l’hémisphère gauche du cerveau. Dans des travaux précédents, son laboratoire a montré que la musique et les mathématiques ne semblent pas activer ce réseau linguistique.

    «Ici, nous étions intéressés à explorer la relation entre le langage et la programmation informatique, en partie parce que la programmation informatique est une invention tellement nouvelle que nous savons qu’il ne peut y avoir de mécanismes câblés qui font de nous de bons programmeurs», déclare Ivanova.

    Il existe deux écoles de pensée sur la façon dont le cerveau apprend à coder, dit-elle. On soutient que pour être bon en programmation, il faut être bon en mathématiques. L’autre suggère qu’en raison des parallèles entre le codage et la langue, les compétences linguistiques pourraient être plus pertinentes. Pour faire la lumière sur cette question, les chercheurs ont entrepris d’étudier si les schémas d’activité cérébrale lors de la lecture de code informatique chevauchaient l’activité cérébrale liée au langage.

    Les deux langages de programmation sur lesquels les chercheurs se sont concentrés dans cette étude sont connus pour leur lisibilité: Python et ScratchJr, un langage de programmation visuel conçu pour les enfants de 5 ans et plus. Les sujets de l’étude étaient tous de jeunes adultes maîtrisant la langue sur laquelle ils étaient testés. Alors que les programmeurs se trouvaient dans un scanner à résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), les chercheurs leur ont montré des extraits de code et leur ont demandé de prédire quelle action le code produirait.

    Les chercheurs ont vu peu ou pas de réponse au code dans les régions linguistiques du cerveau. Au lieu de cela, ils ont constaté que la tâche de codage activait principalement le réseau dit à demandes multiples. Ce réseau, dont l’activité est répartie dans les lobes frontaux et pariétaux du cerveau, est généralement recruté pour des tâches qui nécessitent de garder à l’esprit de nombreuses informations à la fois et est responsable de notre capacité à effectuer une grande variété de tâches mentales.

    “Il fait à peu près tout ce qui est cognitivement stimulant, ce qui vous fait réfléchir”, déclare Ivanova.

    Des études antérieures ont montré que les problèmes mathématiques et logiques semblent reposer principalement sur les multiples régions de demande dans l’hémisphère gauche, tandis que les tâches qui impliquent une navigation spatiale activent l’hémisphère droit plus que la gauche. L’équipe du MIT a constaté que la lecture du code informatique semble activer les côtés gauche et droit du réseau à demande multiple, et ScratchJr a activé le côté droit légèrement plus que le côté gauche. Cette découverte va à l’encontre de l’hypothèse selon laquelle les mathématiques et le codage reposent sur les mêmes mécanismes cérébraux.

    Effets de l’expérience

    Les chercheurs affirment que bien qu’ils n’aient identifié aucune région qui semble être exclusivement consacrée à la programmation, une telle activité cérébrale spécialisée pourrait se développer chez des personnes qui ont beaucoup plus d’expérience en codage.

    «Il est possible que si vous prenez des personnes qui sont des programmeurs professionnels, qui ont passé 30 ou 40 ans à coder dans une langue particulière, vous commencerez à voir une spécialisation ou une cristallisation de certaines parties du système à demandes multiples», déclare Fedorenko. “Chez les personnes qui connaissent le codage et peuvent effectuer efficacement ces tâches, mais qui ont une expérience relativement limitée, il semble que vous ne voyiez pas encore de spécialisation.”

    Dans un article d’accompagnement paru dans le même numéro de eLife, une équipe de chercheurs de l’Université Johns Hopkins a également signalé que la résolution de problèmes de code active le réseau de demandes multiples plutôt que les régions linguistiques.

    Les résultats suggèrent qu’il n’y a pas de réponse définitive à savoir si le codage doit être enseigné comme une compétence basée sur les mathématiques ou une compétence basée sur le langage. En partie, c’est parce que l’apprentissage de la programmation peut s’appuyer à la fois sur la langue et sur des systèmes de demande multiples, même si – une fois apprise – la programmation ne repose pas sur les régions linguistiques, disent les chercheurs.

    «Il y a eu des affirmations des deux camps – cela doit être avec les mathématiques, cela doit être avec la langue», dit Ivanova. “Mais il semble que les enseignants en informatique devront développer leurs propres approches pour enseigner le code le plus efficacement possible.”

    La recherche a été financée par la National Science Foundation, le Département du cerveau et des sciences cognitives du MIT et le McGovern Institute for Brain Research.

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