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プログラミングが脳に与える影響

奈良先端科学技術大学院大学の研究チームは、さまざまなレベルの専門知識を持つ30人のプログラマーの脳活動を調査しました。
結果、エキスパートプログラマーの脳の前頭葉、頭頂葉、側頭葉の7つの領域が、プログラミング用に微調整されている事が判明しました。

“Many studies have reported differences between expert and novice programmers in behavioural performance, knowledge structure and selective attention. What we don’t know is where in the brain these differences emerge,” says Takatomi Kubo, an associate professor at Nara Institute of Science and Technology, Japan, and one of the lead authors of the study.

参照元：http://www.naist.jp/en/research_achievements/2021/01/007616.html
– 奈良先端科学技術大学院大学 Nara Institute of Science and Technology. 2021/01/29 –

世界中の国々で、コンピュータサイエンスの学生の数が急増しています。

米国とカナダの関連する大学プログラムへの登録は、2006年から2016年の間に3倍になり、ヨーロッパでも増加しています。

同時に、さまざまな国の政府が幼稚園から高校までのコンピュータサイエンス教育を推進しているため、コーディングを開始する年齢はますます若くなっています。

コンピュータプログラミングの人気が高まっているにもかかわらず、私たちの脳がこの比較的新しい活動にどのように適応するかについてはほとんど知られていません。

日本の研究者による新しい研究では、さまざまなレベルの専門知識を持つ30人のプログラマーの脳活動が調査され、エキスパートプログラマーの脳の前頭葉、頭頂葉、側頭葉の7つの領域がプログラミング用に微調整されていることがわかりました。

研究の筆頭著者の一人である、奈良先端科学技術大学院大学の久保隆富准教授は話します。

「多くの研究で、行動パフォーマンス、知識構造、選択的注意の専門家と初心者プログラマーの違いが報告されています。私たちが知らないのは、これらの違いが脳のどこに現れるかです。」

この質問に答えるために、研究者は初心者、経験豊富な、そして専門家のプログラマーのグループを観察しました。

プログラマーは、機能的MRI（fMRI）の監視下で、72の異なるコードスニペットを見せられ、各スニペットを4つの機能的カテゴリーの1つに配置するように求められました。

予想どおり、スキルの高いプログラマーは、スニペットを正しく分類するのに優れていました。

その後のサーチライト分析により、7つの脳領域の情報量がプログラマーのスキルレベルで強化されたことが明らかになりました。

• 両側下前頭回三角（IFG Tri）
• 左下頭頂小葉（IPL）
• 左縁上回（SMG）
• 左中前頭回（MTG / IT）
• 右中前頭回（MFG）。

久保准教授は話します。

「専門のプログラマーの頭脳でこれらの特性を特定することは、プログラミングの専門知識の背後にある認知メカニズムを理解するための良い出発点を提供します。私たちの調査結果は、プログラミングの専門知識を構成する認知機能の潜在的なセットを明らかにします。」

より具体的には、左側のIFG TriとMTGは、自然言語処理、特に目標指向の方法での意味知識検索に関連付けられていることが知られています。

左側のIPLとSMGは、エピソード記憶の検索に関連付けられています。

適切なMFGとIFGTriは、刺激駆動型注意制御に機能的に関連しています。

久保隆教授は話します。

「プログラミングは人類の歴史において比較的新しい活動であり、そのメカニズムはほとんど知られていません。活動を他の有名な人間の認知機能に結び付けることで、プログラミングの専門知識の理解が向上します。プログラミングの専門知識についてより包括的な理論を得ると、コンピュータプログラミングを学び、教えるためのより良い方法です。」

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