Verwirrter Programmcode aktiviert dieselben Gehirnregionen wie unerwartete Sprachwenden, zeigt neue Studie.

8. Juni 2026

Verwirrender Programmcode löst im Gehirn ähnliche Reaktionen aus wie unerwartete Gesprächswendungen

Neuropsychologische Untersuchungen haben gezeigt, dass Softwareentwickler beim Lesen von schwer verständlichem Programmcode Hirnaktivitäten zeigen, die denen ähneln, die bei der Verarbeitung unerwarteter Wendungen in der Sprache auftreten. Ein interdisziplinäres Forscherteam der Universität des Saarlandes und der Technischen Universität Chemnitz veröffentlichte diese Erkenntnisse in der Fachzeitschrift Scientific Reports.

Untersuchung der Gehirnprozesse beim Programmieren

Software spielt eine zentrale Rolle im Alltag, weshalb das Verständnis des Codes durch Entwickler essenziell ist, um Fehler zu vermeiden. Prof. Sven Apel von der Universität des Saarlandes betont die Bedeutung der Erforschung der kognitiven Vorgänge beim Programmieren. Gemeinsam mit Prof. Axel Mecklinger, einem Experten für experimentelle Neuropsychologie, wurde eine Methode entwickelt, die EEG-Messungen mit der Erfassung von Augenbewegungen kombiniert. Diese fixationskorrelierten Potenziale (FRP) erlauben eine präzise zeitliche Zuordnung der Hirnaktivität zum Blickverhalten.

Studie zu „Atoms of Confusion“ im Quellcode

Im Fokus standen sogenannte „Atoms of Confusion“ – kleinste Codeeinheiten, die zwar vom Computer eindeutig interpretiert werden, für Programmierer jedoch schwer verständlich sind und Fehlinterpretationen verursachen können. Die Informatik-Doktorandin Anna-Maria Maurer führte mit 24 Programmierern rund 1.700 Messdurchgänge durch, bei denen EEG- und Augenbewegungsdaten simultan erfasst wurden.

Vergleich mit Sprachverarbeitungsprozessen

Die Auswertung der Daten erfolgte unter Einbeziehung psycholinguistischer Methoden, wenngleich die Übertragung auf Programmierprozesse komplex ist. Während beim Sprachverstehen meist kurze Textabschnitte betrachtet werden, erfassen Programmierer beim Lesen von Code größere und komplexere Strukturen. Die Computerlinguistin Prof. Vera Demberg erläutert, dass Programmierer beim Codieren mehrere Zeilen überblicken und Zusammenhänge als Einheit wahrnehmen, was eine aufwendigere Versuchsanordnung erforderte.

Ergebnisse: Späte frontale Positivität als Reaktion auf verwirrenden Code

Der Vergleich der EEG-Daten mit früheren Studien aus der Sprachwissenschaft zeigte, dass verwirrender Programmcode eine späte frontale Positivität im Gehirn hervorruft. Dieses Signal tritt auch bei der Verarbeitung von Sätzen mit unerwarteten Wendungen auf. So erklärt Prof. Mecklinger, dass das Gehirn in solchen Situationen schnell Informationen mit dem Langzeitgedächtnis abgleicht, um die ungewöhnliche Situation zu verstehen. Ein Beispiel aus der Sprachforschung ist der Satz „Theo will Holz hacken, er holt sich eine Jacke“, bei dem „Jacke“ eine unerwartete, aber plausible Wendung darstellt, die im EEG eine ähnliche Reaktion wie der verwirrende Code auslöst.

Bedeutung für Softwareentwicklung und zukünftige Forschung

Programmierer verbringen 70 bis 80 Prozent ihrer Zeit mit dem Verstehen von Code.
Das Verständnis der kognitiven Prozesse kann zur Entwicklung besserer Werkzeuge beitragen, die Fehlerquellen reduzieren oder leichter erkennbar machen.
Die Ergebnisse können auch in der Ausbildung von Softwareentwicklern genutzt werden.
Zukünftige Studien sollen untersuchen, ob sich die Hirnaktivitäten unterscheiden, wenn der verwirrende Code tatsächlich fehlerhaft ist oder keine Umstrukturierung des Denkens erfordert.

Kooperation und Finanzierung

Die Studie wurde von einem Team aus der Universität des Saarlandes und der TU Chemnitz durchgeführt, darunter Annabelle Bergum, Anna-Maria Maurer, Norman Peitek, Regine Bader, Axel Mecklinger, Janet Siegmund, Vera Demberg und Sven Apel. Sie ist Teil mehrerer großer Forschungsverbünde an der Universität des Saarlandes, darunter der Transregio-Sonderforschungsbereich 248 „Grundlagen verständlicher Software-Systeme“, der ERC Advanced Grant „Brains on Code“ sowie der Sonderforschungsbereich 1102 zur Informationsdichte und Sprachcodierung.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Sven Apel
Lehrstuhl für Software Engineering
Universität des Saarlandes
Telefon: +49 681 302 57211
E-Mail: apel@cs.uni-saarland.de

Originalpublikation:

Annabelle Bergum, Anna-Maria Maurer, Norman Peitek, Regine Bader, Axel Mecklinger, Vera Demberg, Janet Siegmund und Sven Apel: „Fixation-related potentials reveal that confusing program code elicits a late frontal positivity“. Scientific Reports 16, 16833 (2026).
https://doi.org/10.1038/s41598-026-50946-9