Pour le cerveau, lire un code informatique n’est pas la même chose que lire un langage

Les neuroscientifiques ont découvert que l’interprétation du code active un réseau cérébral polyvalent, mais pas les centres de traitement du langage. Décryptage par Edu.MIT.

D’une certaine manière, apprendre à programmer un ordinateur est similaire à l’apprentissage d’une nouvelle langue. Il 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 de l’ordinateur 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 d’un code informatique n’active pas les régions du cerveau qui sont impliquées dans le traitement du langage. Au lieu de cela, il active un réseau distribué appelé réseau à demande multiple, qui est également recruté pour des tâches cognitives complexes telles que la résolution de problèmes mathématiques ou de mots croisés.

Cependant, bien que la lecture du code informatique active le réseau de demande multiple, il semble qu’il repose 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.

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

Evelina Fedorenko, professeur agrégée de neurosciences à Frederick A. et Carole J. Middleton Career Development et membre du McGovern Institute for Brain Research, est l’auteur principal de l’article, qui paraît 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

Les recherches de M. Fedorenko portent principalement sur la relation entre le langage et d’autres fonctions cognitives. Elle a notamment étudié la question de savoir si d’autres fonctions dépendent du réseau du langage du cerveau, qui comprend la zone de Broca et d’autres régions de l’hémisphère gauche du cerveau. Dans des travaux antérieurs, son laboratoire a montré que la musique et les mathématiques ne semblent pas activer ce réseau de langage.

« Ici, nous voulions 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 pourrait y avoir aucun mécanisme câblé qui fasse de nous de bons programmeurs », explique Ivanova.

Il existe deux écoles de pensée concernant la façon dont le cerveau apprend à coder, dit-elle. L’une 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 le langage, les compétences linguistiques pourraient être plus pertinentes. Pour éclairer cette question, les chercheurs ont entrepris d’étudier si les schémas d’activité cérébrale lors de la lecture d’un code informatique ne feraient pas double emploi avec 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 le langage sur lequel ils étaient testés. Alors que les programmeurs étaient allongés dans un scanner à résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), les chercheurs leur ont montré des bribes de code et leur ont demandé de prédire l’action que le code produirait.

Les chercheurs ont constaté que les régions du langage du cerveau réagissaient peu ou pas du tout au code. Au lieu de cela, ils ont découvert que la tâche de codage activait principalement le réseau dit de demande multiple. 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 plusieurs informations à l’esprit en même temps, et est responsable de notre capacité à effectuer une grande variété de tâches mentales.

« Il est responsable de notre capacité à effectuer une grande variété de tâches mentales. Il fait à peu près tout ce qui est difficile sur le plan cognitif, qui vous fait réfléchir sérieusement », explique Ivanova.

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

Les effets de l’expérience

Les chercheurs affirment que, bien qu’ils n’aient pas identifié de régions qui semblent exclusivement consacrées à la programmation, une telle activité cérébrale spécialisée pourrait se développer chez des personnes qui ont beaucoup plus d’expérience du codage.

« Il est possible que si vous prenez des programmeurs professionnels, qui ont passé 30 ou 40 ans à coder dans un langage particulier, vous puissiez commencer à voir une certaine spécialisation ou une certaine cristallisation de certaines parties du système de demande multiple », explique M. Fedorenko. « Chez les personnes qui sont familières avec le codage et qui peuvent effectuer ces tâches efficacement, mais qui ont une expérience relativement limitée, il semble que vous ne voyez encore aucune spécialisation ».

Dans un article complémentaire publié dans le même numéro de eLife, une équipe de chercheurs de l’université Johns Hopkins a également signalé que la résolution des problèmes de codage active le réseau de demande multiple plutôt que les régions linguistiques.

Les résultats suggèrent qu’il n’y a pas de réponse définitive à la question de savoir si le codage doit être enseigné comme une compétence basée sur les mathématiques ou sur la langue. Cela s’explique en partie par le fait qu’apprendre à programmer peut s’appuyer à la fois sur la langue et sur les systèmes de demande multiple, même si – une fois appris – la programmation ne dépend pas des régions linguistiques, selon les chercheurs.

« Il y a eu des revendications des deux camps – il faut que ce soit en même temps que les mathématiques, il faut que ce soit en même temps que la langue », dit Ivanova. « Mais il semble que les éducateurs 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 l’Institut McGovern pour la recherche sur le cerveau.

yogaesoteric
19 juin 2021

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