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P2 Distilling Neural Representations of Data Structure Manipulation using fMRI and fNIRS

使用 fMRI 与 fNIRS 解析数据结构操作的神经表征
ICSE 2019 IEEE/ACM 41st International Conference on Software Engineering (ICSE)2019匹配度 1/10 · 该论文属于软件工程中的人类认知神经科学研究,使用 fMRI/fNIRS 分析数据结构操作时的脑区活动,与静态分析、LLM/Agent、浮点程序分析、贝叶斯程序分析等研究方向几乎没有交集;仅在宽泛的‘编程与开发者’语境下与软件工程相关。引用 46 inbox
Yu Huang, Xinyu Liu, Ryan Krueger, Tyler Santander, Xiaosu Hu, Kevin Leach, Westley Weimer
crossref: 2026-09-12dblp: 2026-09-12

AI 速览

一句话:通过fMRI与fNIRS人体实验揭示数据结构操作与空间推理共享但程度不同的脑区,并比较两种成像技术。

数据结构在软件工程中无处不在,但其相关的人类认知过程尚未被充分理解。本文借鉴心理学中的空间能力概念,结合医学成像解码若干基本数据结构及其操作的神经表征。研究招募76名参与者,使用功能近红外光谱(fNIRS)和功能磁共振成像(fMRI)完成列表、数组、树以及心理旋转任务。结果表明,数据结构操作与空间操作使用相同的大脑局部区域但激活程度不同,二者相关但属于不同神经任务;更困难的计算机科学问题比纯空间推理引发更高认知负荷。此外,fNIRS成本更低、限制更少,但某些与计算相关的脑区只能由fMRI覆盖。

问题
数据结构操作背后的认知与神经机制尚不清楚,需要解码其神经表征并与空间能力任务对照。
方法
对76名参与者开展fMRI与fNIRS人体实验,考察列表、数组、树和心理旋转任务中的脑激活。
评估
通过对比不同任务的大脑激活模式,分析数据结构与空间操作的关系、认知负荷差异以及fMRI与fNIRS的覆盖能力。
原文摘要(Abstract)

Data structures permeate many aspects of software engineering, but their associated human cognitive processes are not thoroughly understood. We leverage medical imaging and insights from the psychological notion of spatial ability to decode the neural representations of several fundamental data structures and their manipulations. In a human study involving 76 participants, we examine list, array, tree, and mental rotation tasks using both functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) and functional magnetic resonance imaging (fMRI). We find a nuanced relationship: data structure and spatial operations use the same focal regions of the brain but to different degrees. They are related but distinct neural tasks. In addition, more difficult computer science problems induce higher cognitive load than do problems of pure spatial reasoning. Finally, while fNIRS is less expensive and more permissive, there are some computing-relevant brain regions that only fMRI can reach.

链接与引用

DOI 原文 · DBLP

BibTeX
@inproceedings{HuangLKSHLW19,
  title = {Distilling Neural Representations of Data Structure Manipulation using fMRI and fNIRS},
  author = {Yu Huang and Xinyu Liu and Ryan Krueger and Tyler Santander and Xiaosu Hu and Kevin Leach and Westley Weimer},
  booktitle = {ICSE},
  year = {2019},
  doi = {10.1109/icse.2019.00053}
}