建筑的神經(jīng)科學研究——緣起、內(nèi)容與工具The Origin, Content and Tools of Neuroarchitecture Research摘要：建筑的神經(jīng)科學研究是神經(jīng)科學與建筑學交叉研究發(fā)展的新趨勢，為建筑學的人文研究指引了定量科學的新方向?；趪鴥?nèi)外的研究現(xiàn)狀，本文從研究的緣起、內(nèi)容與工具3個方面說明該交叉學科方向的發(fā)展概況，闡述了腦科學發(fā)展基礎(chǔ)上的研究緣起，包括環(huán)境心理、空間導(dǎo)航、健康環(huán)境、神經(jīng)美學和情緒研究幾個部分的研究內(nèi)容；以及腦電圖、腦磁圖、眼動儀等技術(shù)工具在研究中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：建筑的神經(jīng)科學研究，腦科學，尋路，神經(jīng)美學，健康環(huán)境，情緒 建筑的神經(jīng)科學研究（Neuroarchitecture）是21世紀初在美國興起的一個交叉學科研究新方向?；谏窠?jīng)系統(tǒng)（大腦）與建筑的相互作用，神經(jīng)科學與建筑學可以相互啟發(fā)，構(gòu)成了復(fù)雜廣泛的研究內(nèi)容，為兩個學科的發(fā)展注入了新的活力。我們從緣起、內(nèi)容和工具3個方面考察這個新的研究方向，期待促進建筑學研究的新發(fā)展。神經(jīng)科學以人腦和神經(jīng)系統(tǒng)為研究對象，其中人腦是具有決定性的重要部分，狹義的神經(jīng)科學就是腦科學。通過持續(xù)進化，尤其是在直立行走以來的150萬年里，人類大腦加速形成了現(xiàn)代智慧大腦。與其他動物相比，今天的人類智慧大腦具有更大的體積、更加復(fù)雜的功能。不到1.5kg的人腦由大約1000億個神經(jīng)元或腦細胞，以及支撐它們的更大數(shù)量的神經(jīng)膠質(zhì)細胞和廣泛的支持血管系統(tǒng)構(gòu)成。神經(jīng)元的形態(tài)類似于大樹，大約具有多達1000種的不同類型。人腦主要由腦核（Central Core）、腦緣系統(tǒng)（Limbic System）和大腦皮質(zhì)（Cerebral Cortex）3個部分構(gòu)成，3個部分又可以分為執(zhí)行不同功能且緊密協(xié)作的多個腦區(qū)。銀河系的恒星數(shù)量約在1000億~4000億之間，我們可以將恒星比作腦細胞，銀河系比作大腦。大腦就如同浩瀚的銀河系一樣，充滿著無數(shù)的奧秘，吸引著科學家不斷深入研究。特別是在過去25年左右的時間里，人類開始運用新技術(shù)研究自己的大腦，催生了腦科學這門嶄新學科的出現(xiàn)，并漸次收獲令人驚奇的突破和見解。腦科學知識具有廣泛的基礎(chǔ)作用，為心理學、認知科學、社會學、經(jīng)濟學，甚至哲學提供了實證根據(jù)，形成了神經(jīng)美學、神經(jīng)現(xiàn)象學、神經(jīng)社會學、神經(jīng)經(jīng)濟學和神經(jīng)心理學等新興交叉學科研究方向。當前世界各國普遍重視腦科學研究，美國第101屆國會通過議案，將1990年1月1日開始的10年命名為“腦的10年”。1999年，南?！た簿S舍（Nancy Kanwisher）和她的團隊發(fā)表文章，首次將大腦與建筑體驗結(jié)合在一起[1]。2003年，美國建筑師協(xié)會（AIA）成立了建筑學—神經(jīng)科學研究院（Academy of Neuroscience for Architecture），旨在探索將神經(jīng)科學研究與建筑學實踐結(jié)合在一起，以建筑與神經(jīng)系統(tǒng)的雙向影響為研究內(nèi)容的新型交叉學科方向，即“建筑的神經(jīng)科學研究”，代表人物包括約翰·艾伯哈德（John P. Eberhard）、戈登·莊（Gordon Chong）、弗萊德·蓋奇（Fred H. Gage）等人，他們既來自于建筑學專業(yè)，也來自于神經(jīng)科學領(lǐng)域。研究院舉辦了一系列的活動，包括召開年會、資助工作坊等，取得了一大批研究成果，帶動了建筑神經(jīng)科學研究的發(fā)展[2]。一系列工作坊的研究議題涉及健康設(shè)施、小學校、老年人設(shè)施、神經(jīng)科學實驗室等建筑類型的功能需求，參加人員包括建筑師、神經(jīng)科學家以及行為科學家。經(jīng)過20年的發(fā)展，建筑的神經(jīng)科學研究逐漸成熟，構(gòu)建了自己的研究內(nèi)容。該研究院的約翰·艾伯哈德認為，建筑的神經(jīng)科學研究領(lǐng)域主要集中在以下幾個方面：（1）感覺和感知，（2）學習和記憶，（3）決策，（4）情緒和感情，（5）運動[3]。伊格拉·特魯希略（Higuera-Trujillo.J.L.）等人搜索了大量數(shù)據(jù)庫，總結(jié)出近年來建筑的神經(jīng)科學相關(guān)研究可以分為以下幾類[4]：第一類是具有神經(jīng)科學特征的傳統(tǒng)研究，體現(xiàn)了建筑的認知—情緒（Cognitive-Emotion）維度，包括幾何學、空間現(xiàn)象學、地理體驗、哲學、環(huán)境心理學、循證設(shè)計；第二類是新的建筑研究和實踐工具，其中包括神經(jīng)科學、虛擬現(xiàn)實、神經(jīng)科學與虛擬現(xiàn)實結(jié)合的技術(shù)方法；第三類是建筑的神經(jīng)美學，例如，美國著名建筑理論家馬爾格雷夫（Harry Francis Mallgrave）將神經(jīng)科學相關(guān)原理與建筑歷史、創(chuàng)造力等結(jié)合論述[5]。經(jīng)過梳理，筆者認為建筑的神經(jīng)科學研究關(guān)注人在建筑環(huán)境中的主觀體驗，一方面為原有的環(huán)境心理/行為學提供新的研究方法和技術(shù)手段，帶來新的知識和研究趨勢；另一方面，研究人員通過實驗手段，以可視化的圖像方式記錄實驗主體處于建筑實體或者虛擬環(huán)境中的大腦神經(jīng)活動，為建筑設(shè)計和研究提供了更加廣闊的空間和嶄新的內(nèi)容。綜上，建筑的神經(jīng)科學研究主要內(nèi)容涵蓋了環(huán)境心理、空間導(dǎo)航、健康環(huán)境、神經(jīng)美學和情緒研究5個方面。2.1 環(huán)境心理學/行為學的研究新趨勢原有的環(huán)境心理學/行為學研究主要探索環(huán)境對人的影響結(jié)果，例如，我們可以觀測心理和行為，確定什么樣的醫(yī)院是可以促進病人康復(fù)的好醫(yī)院。而神經(jīng)科學可以告訴我們“為什么”是這樣，即產(chǎn)生結(jié)果背后的神經(jīng)科學原理[6]。更加重要的是，神經(jīng)科學的一些領(lǐng)域和新的方法手段可以突破原有方法的限制，提供定量實證依據(jù)，將研究引向深入。美國環(huán)境行為學會（EDRA）就曾將神經(jīng)科學指導(dǎo)下的環(huán)境行為心理確定為2015年年會的主題。傳統(tǒng)的環(huán)境心理學研究方法存在兩個限制，包括選擇客觀刺激的有效性和主觀評價的適用性。首先，在選擇實驗刺激物的時候，傳統(tǒng)的選擇雖然有效，但也有限[7]。例如，在心理學實驗中，為保證實驗的客觀性，減少干擾，通常在室內(nèi)采用圖片和視頻作為刺激物。這種做法缺乏與實驗主體的交互性，減少了視覺的沉浸感和體驗的豐富性。其次，主觀評價方法中針對環(huán)境體驗的自我報告經(jīng)常會帶有偏見[8]。因為這些主觀評價僅僅記錄了人類反應(yīng)的意識層面內(nèi)容，而很多認知和情緒層面的過程發(fā)生在無意識層面，因此主觀評價的適用性也存在局限。建筑學的神經(jīng)科學研究方法和技術(shù)工具嘗試超越這些限制。具體做法包括：（1）虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)可以創(chuàng)造沉浸式的體驗，創(chuàng)建了在可控制實驗條件下最接近現(xiàn)實環(huán)境的刺激物；（2）神經(jīng)科學原理及研究工具手段，例如生理記錄儀、功能性磁共振成像技術(shù)（fMRI）等工具允許研究者記錄和解釋人類的行為、心理和神經(jīng)反應(yīng)，提供具有高度客觀性和連續(xù)性的檢測數(shù)據(jù)[9]。當前，神經(jīng)科學原理在建筑體驗研究中的應(yīng)用體現(xiàn)在建筑環(huán)境的光線、聲音和定向等方面。自從發(fā)現(xiàn)眼睛的感光神經(jīng)節(jié)細胞及晝夜節(jié)律對其影響以來，以光為中心的研究得到了以健康為重點的研究的補充[10]，建筑光環(huán)境對空間氛圍的促進也開始有了神經(jīng)科學依據(jù)。空間聲學的處理也與人類的心理健康、病患康復(fù)有了深刻的關(guān)聯(lián)，逐漸出現(xiàn)了基于神經(jīng)科學的定量研究，例如，對暴露在不同聲音效果中的心理壓力恢復(fù)情況[11]、室內(nèi)和室外的康復(fù)環(huán)境情況[12]、博物館空間體驗的情緒反應(yīng)等[13]。近年來對聲景的諸多研究，也反映了神經(jīng)科學原理應(yīng)用的新趨勢[14]。1978年，奧基夫（John O'Keefe）和納德爾（Lynn Nadel）為了證明人類對空間的理性認知建立在大腦的神經(jīng)生理基礎(chǔ)之上，在大鼠走迷宮的實驗中，監(jiān)測其大腦神經(jīng)細胞的放電情況，最終發(fā)現(xiàn)了位置細胞的存在，并因此獲得了諾貝爾獎。位置細胞位于大腦的海馬體，當哺乳動物在空間中的某個位置時，海馬體中相應(yīng)位置的細胞就開始放電。這種放電行為是由動物與墻面以及周圍環(huán)境邊界的距離所引起的，這可以讓大鼠得到對外部世界的獨立空間框架。科學家陸續(xù)將這個實驗推廣到猩猩等哺乳動物，都證實了位置細胞的存在。當前，最新的人類實驗結(jié)果證明，與哺乳動物一致，人類腦神經(jīng)與空間感知存在對應(yīng)關(guān)系。因此，人類的認知地圖就是某種存在于大腦中的空間地圖，人在世界中所經(jīng)驗的物體都位于一個有大腦神經(jīng)生理基礎(chǔ)的空間框架中。此后，科學家不斷發(fā)現(xiàn)與空間記憶相關(guān)的哺乳動物大腦神經(jīng)元，這類神經(jīng)元包括頭向細胞（Head Direction Cells）、空間視角細胞（Spatial View Cells）等。2013年，英國科學家證實人類在大腦的內(nèi)嗅皮層具有與大鼠大腦同樣的網(wǎng)格細胞。當哺乳動物在一定范圍內(nèi)的二維空間中運動時，每當?shù)竭_一定的位置，就會在內(nèi)嗅皮層相應(yīng)的神經(jīng)元發(fā)生放電。多個放電神經(jīng)元形成的圖形是規(guī)則的六邊形網(wǎng)格，這些細胞被稱為網(wǎng)格細胞。大腦中存在著一定的協(xié)調(diào)機制，促使上述幾種與空間感知相對應(yīng)的大腦神經(jīng)元共同作用，構(gòu)成了人類的空間感知系統(tǒng)[15]。自從林奇提出城市意象五元素之后，尋路行為（Wayfinding）成為眾多建筑學研究者的研究對象?；谏窠?jīng)科學中位置細胞、網(wǎng)格細胞等空間導(dǎo)航神經(jīng)細胞的放電行為的計算方法，不少研究已經(jīng)為人工智能機器人的尋路行為提供依據(jù)。同時，為闡釋各種細胞在空間記憶中的相互作用，模擬動物最終實現(xiàn)在空間學習中的路徑尋找，研究者多采用路徑整合（Path Integration，簡稱PI）的概念，并不斷進行深化，促使人工智能體向著自主尋路的方向不斷前進[16]。而在城市空間的方向性、意向性方面，在空間句法研究中所蘊含的神經(jīng)科學原理，也為城市空間的形態(tài)發(fā)展提供思路[17]。也有學者利用生理記錄儀、眼動儀等手段，研究在大型公共建筑、城市空間內(nèi)部的尋路行為[18]，為標識設(shè)計、緊急疏散等環(huán)境行為提供科學依據(jù)[19]。神經(jīng)科學原理可以解釋建筑物理環(huán)境對健康影響的根本機制。1984年，發(fā)表在《科學》雜志的一篇文章引發(fā)了相關(guān)的研究[20]。羅杰·烏利齊（Roger Ulrich）通過實驗證明，醫(yī)院里同樣的病患，可以通過窗戶看見綠植的一組，會比另外一組僅僅看見磚墻的人提前一天出院，而且服藥量也相對較少。羅杰·烏利齊是第一個采用科學方法研究環(huán)境對病人康復(fù)作用的科學家，他要回答的問題并不是建筑對健康是否有利，而是窗戶和戶外景觀如何激活了大腦的康復(fù)路徑，如何影響了免疫系統(tǒng)和康復(fù)過程。以窗戶的研究為例，建筑師可以計算開窗的大小對采光、通風、景觀的影響，而神經(jīng)科學家可以通過實驗證明這些變化所產(chǎn)生的大腦神經(jīng)反應(yīng)、生理反應(yīng)，以及免疫系統(tǒng)等身體反應(yīng)。很顯然這兩者的結(jié)合，會產(chǎn)生交叉學科的研究，即如何利用窗戶的設(shè)計增進健康。雖然現(xiàn)代主義建筑重視建筑與環(huán)境的關(guān)系，甚至認為好的建筑有利于人體健康和社會和諧，例如阿爾瓦·阿爾托（Alvar Aalto）設(shè)計的肺病療養(yǎng)院就貫穿了這一設(shè)計理念，但是，從神經(jīng)科學層面研究具體的科學原理還是近幾年的事情。當前，在神經(jīng)層面研究醫(yī)院建筑如何促進患者康復(fù)已經(jīng)成為重要的研究趨勢。斯坦利·格雷文（Stanley Greven）在南佛羅里達大學公共健康學院中所作的研究，解釋了什么樣的空間環(huán)境有利于新生兒的大腦發(fā)育，設(shè)計師可以采用相關(guān)原理進行新生兒重癥監(jiān)護室 （NICUs） 的設(shè)計[21]。通過對大腦中記憶機制的研究，神經(jīng)科學將記憶分為知識記憶與事件記憶兩種，這兩種記憶分別由不同的腦區(qū)管理?？茖W家發(fā)現(xiàn)有利于記憶的場所在老年人建筑的設(shè)計中具有重要的作用。比如，建筑空間布局、交通組織、家具擺放等方面，都會對老年人的心理和生理健康起到積極影響，有利于緩解老年癡呆癥[22]。神經(jīng)科學家通過探索大腦對建筑環(huán)境的認知規(guī)律，發(fā)現(xiàn)建筑中的光影、色彩、路徑的合理設(shè)計，都會促進形成利于公共健康的建筑環(huán)境[23]。近年來，國內(nèi)對療愈環(huán)境的研究[24]，也是神經(jīng)科學相關(guān)原理應(yīng)用到城市建筑空間體驗和設(shè)計中的重要案例。將神經(jīng)科學原理應(yīng)用于美學研究的學科被稱為“神經(jīng)美學”，神經(jīng)美學是技術(shù)如何促進藝術(shù)研究的一個例子[25]。建筑與繪畫、雕塑等形式同屬于視覺藝術(shù)，通過考察視覺審美的神經(jīng)生理過程，可以基本了解神經(jīng)美學的實證基礎(chǔ)。視知覺過程中，眼睛的視網(wǎng)膜神經(jīng)細胞已經(jīng)對所見物體的視覺信息進行了一定的篩選。篩選后的視神經(jīng)脈沖到達大腦的另外一個重要站點，丘腦的外側(cè)膝狀體核（Lateral Ggeniculate Nucleus, LGN）。在這里，根據(jù)移動速度、表面顆粒度、光學波長等信息將視神經(jīng)信號進行分類。分類過程中會對其中的某些信息進行加強，某些信息進行減弱。因此，視覺信息在到達大腦皮層的視覺中樞——枕葉之前，就已經(jīng)被進行了加工處理。顯然，在這些步驟中，我們對世界的視覺感知已經(jīng)具有了特殊的特征。雖然我們把世界感知為整體，但是這個整體的視覺意識是由一系列位于大腦中不同空間與時間的微觀意識所構(gòu)成的。各個部分的腦神經(jīng)感知具有時間順序，先后排列為位置、色彩、形式、動作及定向。雖如此，視覺感知神經(jīng)最終的處理順序并不是線性發(fā)展的。大腦對視覺信息進行順序分類之后，各個腦區(qū)部分同時并行處理這些信息，最終形成視覺印象以及審美知覺。所以，我們并沒有把世界看作是一個靜態(tài)的圖像，也不是像電影一樣的連續(xù)的靜態(tài)圖像，而是處于運動與感覺信息時刻變化狀態(tài)的具有空間性的連續(xù)統(tǒng)[26]。 薩米爾·澤基（Semir Zeki）最早開創(chuàng)了神經(jīng)美學的研究，他通過對大腦不同區(qū)域放電的研究，探究了不同風格、美丑程度不同的藝術(shù)作品所引起的大腦反應(yīng)，從而將審美過程歸結(jié)為大腦不同區(qū)域共同作用的結(jié)果[27]。在建筑審美方面的研究中，奧爾布萊特（Thomas D. Albright）以神經(jīng)科學的視角在感知和美學上重新審視設(shè)計[28]。有的研究者基于視覺感知神經(jīng)科學規(guī)律探究建筑形態(tài)設(shè)計，也有的利用三維空間里的不同幾何體來測試建筑師和非建筑師的情緒[29]。身體圖式是知覺現(xiàn)象學的重要概念，有學者采用神經(jīng)科學的方法，研究身體圖式存在的實證基礎(chǔ)[30]。另外，神經(jīng)科學對鏡像神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)也解釋了藝術(shù)作品中具有的情感和移情的具身特征，以及人與物的審美關(guān)系[31]。與人類的理性相對，情緒具有非確定性，更多的與藝術(shù)作品的創(chuàng)造性相關(guān)。19世紀的德國藝術(shù)史家費舍爾（Robert Vischer）將藝術(shù)作品中的情緒與人的共情聯(lián)系在一起?，F(xiàn)代以來，基于神經(jīng)科學的情緒解釋具有了新的內(nèi)涵，詹姆斯-朗格的情緒理論（James–Lange theory of emotion）將情緒與身體反應(yīng)緊密結(jié)合，從神經(jīng)科學層面，首先區(qū)分了身體（或者說下意識的感知）與大腦的神經(jīng)感知，并進一步認為情緒首先起源于身體的下意識感知。潘克塞普（Jaak Panksepp）長期致力于人類的情緒研究，他強調(diào)了情緒與行為的關(guān)系，進一步確定了被廣泛使用的7個情緒本能，包括探索（seeking）、憤怒（rage）、恐懼（fear）、欲望（lust）、關(guān)心（care）、恐慌|傷心（panic|grief）和游戲（play）[32]。其中的探索和游戲與建筑空間有直接關(guān)系。探索說明人具有好奇心并且趨向于探索新奇事物。在建筑空間的序列中，建筑師需要不停地呈現(xiàn)新的空間要素，鼓勵使用者前行。游戲說明人在幼年時期通過游戲獲得社會交往等機會，而這種需求在成年人時期仍然存在，建筑城市中仍然要考慮在公共空間中通過游戲?qū)崿F(xiàn)社會交往的需求。著名的美國神經(jīng)科學家安東尼奧·達馬西奧（Antonio Damasio）也對情緒做了深入的研究。在決策失調(diào)的神經(jīng)病人研究中，他提出了軀體標記假說（Somatic Marker Hypothesis），認為情緒反應(yīng)更像是身體的下意識反應(yīng)，就如同我們在預(yù)見到危險臨近時會做出下意識的躲避動作，而這種下意識的反應(yīng)廣泛地存在于日常的行為中[33]。達馬西奧采用腦部電子發(fā)射斷層成像（PET）的實證技術(shù)證實，情緒反應(yīng)所在腦區(qū)是腦干核心區(qū)、杏仁核和下丘腦等區(qū)域。實際上，我們對建筑中的氛圍所做出的下意識反應(yīng)，就是某種情緒反應(yīng)。在強調(diào)氛圍設(shè)計的卒姆托（Peter Zumthor）的建筑作品中，使用者必然會產(chǎn)生這種身體的情緒預(yù)期。也有學者研究不同建筑環(huán)境引起的情緒反應(yīng)。珍妮·羅（Jenny Roe）及其同事采用腦電儀測量大腦神經(jīng)活動區(qū)域數(shù)據(jù)，評價在不同環(huán)境中人的情緒感受。斯蒂文·霍夫肯（Stefan H?ffken）利用了帶有GPS定位功能的手環(huán)以及皮電生理記錄設(shè)備測量了在一個居住區(qū)外圍街道上行走及汽車引起的壓力[34]。陳箏等人利用生理記錄儀記錄人在實景中的生理反應(yīng)數(shù)據(jù)，通過情感計算（affective computation）方法描述人在街道環(huán)境中的心理感受[35]。 建筑的神經(jīng)科學研究是科學實證研究，通過“建立假設(shè)—設(shè)計實驗—采集數(shù)據(jù)—結(jié)果分析”的過程實現(xiàn)研究目標。具體實踐中通常需要使用固定或者便攜的神經(jīng)科學儀器設(shè)備，記錄被試在現(xiàn)實或者虛擬的建筑環(huán)境中的神經(jīng)活動或身體體驗數(shù)據(jù)，并對其進行分析。因此，研究工具主要包括實驗設(shè)備與分析工具兩部分。根據(jù)人體的不同神經(jīng)系統(tǒng)和研究場景，采用實驗設(shè)備記錄腦電波、腦磁波等數(shù)據(jù)，并使用可視化圖形、數(shù)學計算、統(tǒng)計分析等不同的數(shù)據(jù)分析工具完成研究。目前，神經(jīng)科學研究主要集中在中央神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）、自主神經(jīng)系統(tǒng)（ANS）及體干神經(jīng)系統(tǒng)（SNS）3個方面。中央神經(jīng)系統(tǒng)由大腦和脊髓組成，相關(guān)研究的常用設(shè)備是功能性磁共振成像（fMRI）、腦電圖（EEG）和腦磁圖（MEG）。fMRI 設(shè)備通過檢測與血壓相關(guān)的磁信號變化間接測量神經(jīng)活動，主要用來研究大腦記憶問題。比起其他方式，它能夠更好確認大腦功能的深層結(jié)構(gòu)。EEG設(shè)備測量的是大腦皮層中神經(jīng)元活動產(chǎn)生的離子流引起的電場波動。因為大腦是由具有不同固定頻率的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、以及這些網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系所構(gòu)成，對記錄的分析通常包括在確定的頻段內(nèi)對功率頻譜密度進行分類，這種分析通常被稱為事件相關(guān)電位（ERP）研究。在具體建筑情境下，EEG說明了不同腦區(qū)的反應(yīng)，以及相互的關(guān)系[36]。當前的fMRI和EEG設(shè)備都可以是便攜式的，方便在不同場合的實驗使用。腦磁圖（MEG）設(shè)備測量離子電流產(chǎn)生的磁場。雖然它不能移動，因為顱骨和頭皮對磁場的扭曲小于對電場的扭曲，這一優(yōu)勢使腦磁圖成為探索更深層次細胞結(jié)構(gòu)功能的有力工具，如海馬體在空間認知中的作用[37]。自主神經(jīng)系統(tǒng)（ANS）是外周神經(jīng)系統(tǒng)的一部分，控制著無意識行為。研究ANS功能最常用的設(shè)備是生理記錄儀和眼動儀，監(jiān)測皮電（EDA）、心率變異（HRV）和瞳孔變化等的數(shù)據(jù)。EDA測量皮膚電導(dǎo)率的變化，這與皮膚汗腺和交感神經(jīng)系統(tǒng)活動有關(guān)，所以它適用于追蹤情緒喚醒。EDA已被用于研究環(huán)境心理學的注意（attention）問題[38]。HRV測量兩次心跳之間時間間隔的微小變化，分析工具包括線性分析的時域和頻域分析，以及非線性分析，表現(xiàn)為圖形分析和統(tǒng)計分析。分析結(jié)果具有臨床意義和認知—情緒意義，已被用于研究人在建筑空間中的壓力等問題。眼動儀可以測量眼睛瞳孔直徑，盡管瞳孔直徑直接受光照水平的影響，但它也與情緒喚醒和認知負荷有關(guān)，目前被應(yīng)用于建筑光環(huán)境的研究[39]。生理記錄儀綜合EDA 和HRV功能，目前在建筑、景觀空間的情緒感知研究中得到應(yīng)用[40]。體干神經(jīng)系統(tǒng)（SNS）是周圍神經(jīng)系統(tǒng)中與自主運動相關(guān)的部分。眼動儀和肌電圖（EMG）是SNS研究常用的設(shè)備。眼動儀可以追蹤眼球注視運動的數(shù)據(jù)。在某種程度上，眼球運動確定了我們注意力的焦點，并受到認知情緒狀態(tài)的影響?；谶\動的參數(shù)化，各種度量標準被用于分析眼球運動。肌電圖以肌肉的電活動為測量對象，通過對建筑體驗中表情肌電活動數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計分析，展開基本情緒計算。建筑方面的其他研究應(yīng)用了物理眼動跟蹤[41]、軟件模擬眼動跟蹤[42]和面部編碼技術(shù)[43]。作為一個新的方向，建筑的神經(jīng)科學研究在蓬勃發(fā)展的同時也存在著一些問題，并帶來新的挑戰(zhàn)。一方面，建筑學與神經(jīng)科學的交叉研究還需要進一步融合。建筑學是一門傳統(tǒng)學科，更加傾向于將建筑作為客觀對象研究相關(guān)特性，例如結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、聲光熱環(huán)境等。而神經(jīng)科學是一門新興學科，能夠為建筑學的研究帶來更豐富的內(nèi)容和工具。對于建筑學研究者，其內(nèi)容相對陌生深奧，借助神經(jīng)科學拓展建筑學研究領(lǐng)域，是我們面臨的新挑戰(zhàn)，這既需要神經(jīng)科學家的積極參與也需要建筑學研究者突破既有研究框架，確立新論點，并通過實驗設(shè)計解決問題。另一方面，建筑學的神經(jīng)科學研究受到實驗設(shè)備的技術(shù)限制，例如，眼動儀、生理信息記錄儀對最小眼跳頻率、心跳波動最小差異等數(shù)據(jù)的記錄精度，會影響實驗結(jié)果的可信度；固定的腦科學實驗設(shè)備利于大腦深層結(jié)構(gòu)的認知，卻不利于在建筑環(huán)境中使用；多類型實驗數(shù)據(jù)的耦合分析需要綜合的實驗平臺等。這些都為建筑學的神經(jīng)科學研究的適應(yīng)性帶來挑戰(zhàn)。雖然存在一定的問題和挑戰(zhàn)，但建筑學的神經(jīng)科學研究已經(jīng)蓬勃發(fā)展，最終將促進建筑更好地服務(wù)人，服務(wù)生活。□[1]EPSTEIN 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