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Hirnaktivität analysiert Wie denken Programmierer?

Von Martin Hensel

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Universität des Saarlandes

An der Universität des Saarlandes ergründet Informatik-Professor Dr. Sven Apel, was während des Lesens und Verstehens von Programmcode in den Köpfen von Software-Entwicklern vor sich geht.

Beim Verstehen von Code kommen im Gehirn vor allem Areale rund um das Sprachverständnis zum Einsatz.
Beim Verstehen von Code kommen im Gehirn vor allem Areale rund um das Sprachverständnis zum Einsatz.
(Bild: Gerd Altmann / Pixabay / Pixabay)

Professor Apel nutzt dazu bildgebende Verfahren aus dem Bereich der Neurowissenschaften. Er untersucht, welche Hirnareale beim Umgang mit dem Code von Programmen aktiviert werden. Gemeinsam mit einem Team unter Federführung von Professorin Dr. Janet Siegmund (TU Chemnitz) fand er heraus, dass dabei vor allem Hirnregionen aktiv sind, die auch für die Verarbeitung von natürlicher Sprache eine Rolle spielen. Die Ergebnisse ihrer Grundlagenforschung veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Communications of the ACM“.

„Unser Ziel war es, einen völlig neuen Ansatz zu entwickeln, damit wir die kognitiven Prozesse, die beim Programmieren ablaufen, besser verstehen“, so Sven Apel. Dazu wurde ein Team aus Informatikern und Neurobiologen gebildet, das Versuchspersonen während der Bearbeitung eines Programmcode-Auszugs mittels funktionaler Magnetresonanztomographie untersuchte. Die so gewonnenen Bilddaten zeigen, dass vor allem Areale in der linken Hirnhälfte aktiviert werden. Diese sind vor allem mit Sprachverständnis assoziiert.

Überraschende Erkenntnisse

„Zu unserer Überraschung konnten wir keine Aktivität in Richtung mathematischen oder logischen Denkens beobachten“, fasst Apel die Ergebnisse zusammen. Dies lege nahe, dass Sprachverständnis eine zentrale Rolle beim Programmieren spiele. Eine entsprechende Vermutung äußerte der niederländische Informatiker Edsger W. Dijkstra bereits in den 80er Jahren. Die Erkenntnisse könnten weitreichende Folgen für das Programmieren haben, etwa wenn es um das Design von Programmiersprachen, die Ausbildung oder die Unterscheidung von kompliziertem und einfachem Code geht.

Das Forschungsdesign wurde inzwischen von verschiedenen Forschungsgruppen weltweit aufgegriffen und erweitert. Professor Apel geht davon aus, dass die Ergebnisse auch Auswirkungen auf die Neurowissenschaft haben könnten – etwa durch die Entdeckung neuer kognitiver Prozesse, die sich von Leseverständnis und logischen Schlüssen unterscheiden. Im nächsten Schritt wollen Apel und sein Team herausfinden, wo sich das Programmverständnis bei Anfängern und Experten unterscheidet.

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