在 20 世紀 50 年代，屢獲殊榮的生物學家和醫生喬納斯·索爾克在匹茲堡的一間黑暗的地下室實驗室裡研究脊髓灰質炎的治療方法。進展緩慢，為了理清思路，索爾克前往義大利阿西西，在那裡他在一座 13 世紀的修道院裡度過了一段時間，漫步在修道院的柱廊和迴廊庭院中。突然，索爾克發現自己沉浸在新的見解中，包括最終促成他成功研製出脊髓灰質炎疫苗的見解。索爾克確信他的靈感來自冥想的環境。他開始深信建築影響思維的能力，因此他與著名建築師路易斯·康合作，在加利福尼亞州拉霍亞建造了索爾克研究所，作為一個科學機構，旨在激發突破和鼓勵創造力。
長期以來，建築師們憑直覺認為我們居住的場所會影響我們的思想、情感和行為。但現在，在索爾克鼓舞人心的遠足半個世紀後，行為科學家們正在為這些直覺提供經驗基礎。他們正在挖掘關於如何設計促進創造力、保持學生專注和警覺、以及引導放鬆和社交親密感的空間的誘人線索。聖地亞哥神經科學建築學院等機構正在鼓勵對計劃環境如何影響思維進行跨學科研究，一些建築學院現在正在開設神經科學入門課程。
這些努力已經開始影響設計，並促成了前沿專案，例如為患有痴呆症的老年人提供的住宅，其中建築物本身就是治療的一部分。同樣，在心理學家的幫助下，倫敦的金斯代爾學校進行了重新設計，以促進社會凝聚力；新結構還包括培養警覺性和創造力的元素。更重要的是，研究人員才剛剛開始。“這一切都還處於起步階段，”克萊姆森大學建築與健康專案負責人建築師大衛·艾利森說。“但新興的神經科學研究可能會讓我們更好地瞭解建築環境如何影響我們的健康和福祉，我們如何在環境中表現以及我們在環境中的感受。”
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更高的思想
對人類如何與建築環境互動的正式調查始於 20 世紀 50 年代，當時幾個研究小組分析了醫院，特別是精神病院的設計如何影響患者的行為和結果。在 20 世紀 60 年代和 1970 年代，後來被稱為環境心理學的領域蓬勃發展。
哥倫比亞大學訓練有素的社會學家約翰·澤塞爾說：“在那個時期，建築領域正在興起一種社會良知，他目前擔任 Hearthstone Alzheimer Care 的總裁，專門從事為痴呆症患者設計的設施。澤塞爾補充說，建築師們開始問自己：“關於人，我們需要了解哪些方面才能建造出能夠滿足人們需求的建築物？” 20 世紀後期腦科學的發展為該領域提供了新的技術、工具和理論。加州大學聖地亞哥分校的訪問神經科學家、新建築與設計學院的兼職教授伊芙·埃德爾斯坦說，研究人員開始思考“我們如何利用嚴謹的神經科學方法和對大腦更深入的理解來指導我們的設計”。
現在，已經出現了可能有助於闡明索爾克的觀察結果的研究，即物理環境的某些方面會影響創造力。2007 年，明尼蘇達大學營銷學教授瓊·邁爾斯-萊維報告說，房間天花板的高度會影響人們的思維方式。她隨機分配了 100 人到一個天花板高度為 8 英尺或 10 英尺的房間，並要求參與者將一份 10 項清單中的運動專案按自己的選擇分類。在天花板較高的房間裡完成任務的人提出了更抽象的類別，例如“具有挑戰性”的運動或他們想玩的運動，而在天花板較低的房間裡的人則提供了更具體的分類，例如團隊中的參與者人數。“天花板高度會影響你處理資訊的方式，”邁爾斯-萊維說。“你在較低天花板條件下關注的是具體細節。”
由於她早期的工作表明，較高的天花板會讓人感覺身體束縛較少，因此研究人員假設較高的天花板鼓勵人們更自由地思考，這可能會引導他們建立更抽象的聯絡。另一方面，低天花板引起的幽閉感可能會激發更詳細、更統計的觀點——這在某些情況下可能是更可取的。“這很大程度上取決於你正在做什麼型別的任務，”邁爾斯-萊維解釋說。“如果你在手術室裡，也許低天花板更好。你希望外科醫生把細節做好。” 同樣，支付賬單可能在低天花板的房間裡最有效率地完成，而創作偉大的藝術作品可能在天花板較高的工作室裡更有可能。邁爾斯-萊維指出，天花板的實際高度不如感覺到的高度重要。“我們認為你可以透過操縱空間感知來獲得這些效果，”她說，例如，透過使用淺色油漆或鏡子使房間看起來更寬敞。
自然的專注
除了天花板高度外，建築物的視野也可能影響智力——特別是居住者的注意力集中能力。儘管凝視窗外似乎會分散注意力，但事實證明，自然環境的景色，例如花園、田野或森林，實際上可以提高注意力。環境心理學家南希·威爾斯（現任職於康奈爾大學）及其同事在 2000 年發表的一項研究中，跟蹤了 7 至 12 歲的兒童在家庭搬遷前後的情況。威爾斯和她的團隊評估了每個舊家和新家窗外的全景。他們發現，由於搬家，綠色景觀增加最多的孩子在注意力標準測試中也取得了最大的進步。（科學家們控制了住房質量的差異，結果證明住房質量與注意力無關。）另一項實驗表明，從宿舍房間可以欣賞到自然景觀的大學生在心理專注力測試中的得分高於那些俯瞰完全人造建築物的學生。
綠色遊戲空間可能對患有注意力障礙的學生尤其有益。伊利諾伊大學的景觀設計師和研究員威廉·沙利文及其同事研究了 96 名患有注意力缺陷障礙 (ADD) 的兒童。科學家們要求家長描述他們的孩子在參與釣魚、踢足球和玩電子遊戲等活動後集中注意力的能力——例如，專注於家庭作業或口頭指示——在這些活動中，他們接觸到的綠色植物量各不相同。“家長們報告說，他們的孩子在身處或觀察綠色空間後，ADD 症狀最輕，”沙利文說，他的研究結果於 2001 年發表。
根據心理學家斯蒂芬·卡普蘭和蕾切爾·卡普蘭（均在密歇根大學安娜堡分校）提出的一種觀點，這些發現可能是凝視自然景觀對大腦產生恢復性影響的結果。根據這一理論，現代世界的任務會引起精神疲勞，而觀看自然環境則相對毫不費力，並且可以讓大腦得到急需的休息。“許多研究表明，當人們觀看自然景觀時，無論是真實的還是投射在螢幕上的，他們的注意力集中能力都會提高，”斯蒂芬·卡普蘭說。
沙利文補充說，自然景觀可能比城市景觀更令人精神煥發，因為人類天生傾向於對自然做出積極反應——這種解釋被稱為親生物性假說。“我們進化於一種環境，這種環境使我們能夠最有效地在綠色空間中發揮作用，”他說。在 2008 年 12 月發表在《心理科學》雜誌上的一篇論文中，斯蒂芬·卡普蘭還提出，城市環境過於刺激，關注它們——及其交通和人群——比凝視一片樹林需要更多的認知工作。
利用自然來提高注意力應該會在學業上有所回報，而且似乎確實如此，根據 2009 年春季發表的一項研究，該研究由佐治亞大學學校設計與規劃實驗室負責人 C·肯尼斯·坦納領導。在他們對佐治亞州 71 所小學的 10,000 多名五年級學生的分析中，坦納及其同事發現，教室窗外至少有 50 英尺的無遮擋視野，包括花園、山脈和其他自然元素的學生，在詞彙、語言藝術和數學測試中的得分高於那些沒有如此廣闊視野或教室主要俯瞰道路、停車場和其他城市設施的學生。
看到光明
除了綠色植物外，自然界還可以為建築物居住者提供其他東西：光線。日光使我們的睡眠-覺醒週期或晝夜節律同步，使我們能夠在白天保持警覺並在晚上睡覺。然而，許多機構建築物的設計並沒有讓儘可能多的自然光線進入我們的身心需求。
光線不足可能對學童來說是一個特殊的問題。“你把一個可能沒有得到充分休息的孩子帶到一所自然光線很少的學校前面，你猜怎麼著？他們患有 jet lag，”坦納說。1992 年的一項研究跟蹤了瑞典四間不同教室的學童一年。研究表明，在白天光線最少的教室裡的孩子，皮質醇水平紊亂，皮質醇是一種受身體晝夜節律調節的激素。
充足的陽光也被證明可以改善學生的成績。1999 年，Heschong Mahone Group（一家總部位於加利福尼亞州的諮詢集團，專門從事建築節能結構）收集了加利福尼亞州、華盛頓州和科羅拉多州三個學區的 21,000 多名小學生在數學和閱讀標準化測試中的分數。研究人員使用照片、建築平面圖和實地考察，根據 0 到 5 的等級對 2,000 多個教室中的每個教室的日光量進行了評級。在一個學區——加利福尼亞州卡皮斯特拉諾——在陽光最充足的教室裡的學生，在一年內閱讀方面的進步速度比教室裡日光最少的學生快 26%，數學方面的進步速度快 20%。在其他兩個學區，充足的光線使分數提高了 7% 到 18% 不等。
養老院也可能太暗，無法使晝夜節律時鐘正常運轉。在 2008 年發表的一項研究中，荷蘭神經科學研究所的神經科學家裡克斯特·F·裡默斯馬-範德萊克及其同事隨機選擇了荷蘭 12 家輔助生活設施中的 6 家安裝補充照明，將亮度提高到約 1,000 勒克斯；另外 6 家提供約 300 勒克斯的較暗照明。在三年半內每六個月進行的測試中，照明更明亮的建築物中的居民的認知能力下降比六棟較暗建築物中的居住者少 5%。（額外的照明還將抑鬱症狀減少了 19%。）其他研究表明，晝夜節律透過校準激素水平和代謝率等來保持大腦的最佳功能。老年人——尤其是患有痴呆症的老年人——經常出現晝夜節律紊亂。研究人員認為，提供明亮的白天光線可能有助於恢復他們正常的節律，從而改善整體大腦功能。
光的波長也很關鍵。我們的晝夜節律系統主要受短波藍光調節；當光感受器檢測到藍光時，會向視交叉上核（下丘腦的一部分，調節我們的晝夜節律）反饋，向大腦傳遞最多的神經衝動。這種短波光——存在於陽光中——讓大腦和身體知道現在是白天。（相比之下，我們的視杆細胞和視錐細胞負責視覺，當暴露於綠色或黃綠色光時，它們的反應最大。）
研究人員建議在白天在建築物中使用發藍光二極體 (LED) 和全光譜熒光燈；兩者都有足夠的藍光來觸發晝夜節律系統，並使居住者保持清醒和警覺。天黑後，建築物可以切換到具有較長波長燈泡的燈具，這些燈泡不太可能發出晝夜節律系統檢測到的光，並且不會干擾夜間睡眠。“如果你能給人們一個照明方案，讓他們能夠區分白天和黑夜，那將是一個重要的建築決策，”倫斯勒理工學院照明研究中心專案主任瑪麗安娜·菲蓋羅說。
一個放鬆的房間
雖然明亮的光線可能會提高認知能力，但最近的研究表明，它會抵消放鬆和開放——在某些環境中，這些影響可能比警覺性更重要。在 2006 年的一項研究中，諮詢師在昏暗或明亮的諮詢室中分別採訪了 80 名大學生。然後，學生們完成了一份關於他們對面試反應的問卷調查。在昏暗的房間裡接受詢問的學生感覺更放鬆，對諮詢師的看法更積極，並且比在明亮的房間裡接受諮詢的學生分享了更多關於他們自己的資訊。研究結果表明，昏暗的光線有助於人們放鬆。如果這普遍適用，那麼在晚餐或聚會期間保持低光照可能有助於促進放鬆和親密感。
房間的內容同樣可以令人舒緩——或者相反。哈佛醫學院的神經科學家摩西·巴爾和當時他的研究助理邁塔爾·內塔向受試者展示了各種版本的中性物體的照片，例如沙發和手錶。每個物體的例子都是相同的，只是有些物體具有彎曲或圓形的邊緣，而另一些物體則具有尖銳的方形輪廓。當被要求對這些物體做出快速判斷時，受試者明顯更喜歡具有曲線的物體。巴爾推測，這種偏好之所以存在，是因為我們將銳角與危險聯絡起來。（例如，大腦可能會感覺到，與佈滿圓形岩石的洞穴相比，佈滿鋸齒狀岩石的洞穴更危險。）“也許銳利的輪廓在我們的大腦中被編碼為潛在的威脅，”他說。
巴爾在 2007 年的一項研究中為這一理論提供了一些支援，在該研究中，受試者再次觀看了一系列中性物體——這次是在使用功能性磁共振成像掃描他們的大腦時。這位神經科學家發現，當人們看著帶有銳角的物體時，杏仁核（參與恐懼處理和情緒喚醒）的活動更活躍。“基礎確實深深地植根於我們的大腦中，”巴爾解釋說。“非常基本的視覺屬性向我們傳達了一些更高級別的資訊，例如‘紅色警報！’ 或 ‘放鬆，一切都很順利；該區域沒有威脅。’” 他承認，物體的輪廓不是唯一影響我們審美偏好的因素，而且他的研究仍處於早期階段。但是，在所有其他條件相同的情況下，用具有圓形或彎曲邊緣的傢俱填充客廳或候診室可以幫助訪客放鬆身心。
傢俱的選擇也會影響人際互動。一些最早的環境心理學研究集中在住宅醫療保健設施的座位安排上；科學家們發現，將椅子沿居民日間室或休息室的牆壁放置的常見做法實際上阻止了社交。研究人員發現，鼓勵互動的更好計劃是在整個房間內以小組形式組織傢俱。德國馬格德堡奧托-馮-格里克大學和瑞典烏普薩拉大學的心理學家在 1999 年進行的一項研究中，檢查了不同環境中的座位安排。在八週多的時間和 50 多節課中，研究人員在兩種座位安排之間輪換了一個四年級班級的學生：成排的課桌和圍繞老師的半圓形課桌。半圓形配置增加了學生的參與度，增加了學生提問的數量。其他研究表明，將課桌排成行鼓勵學生獨立工作並改善課堂行為。
地毯也可以促進社交。根據醫療保健設計專家黛布拉·哈里斯（現任 RAD Consultants 在奧斯汀的總裁兼執行長）領導的 2000 年的一項研究，在醫院裡，地毯增加了患者朋友和家人探望的時間。這種社會支援最終可能會加速康復。當然，地毯比傳統的醫院地板更難清潔——並且在某些環境中可能存在健康危害——因此它可能不適合急診室等患者流動率高且混亂的地方。但是，長期患者（例如輔助生活設施）的房間、建築物或病房可能會從地毯中受益。
到目前為止，科學家們主要關注公共建築，例如醫院、學校和商店。因此，有興趣透過設計提升思維的房主必須進行一些推斷。“我們的研究非常有限，所以我們幾乎是透過稻草來看待這個問題，”克萊姆森大學的艾利森說。“現在我們需要找到更普遍的模式。你如何將非常具體問題的答案進行廣泛的、概括性的應用？這就是我們都在努力解決的問題。”
專家們認為，這種努力應該會有回報，因為當設計師在建造建築物時考慮到人的思維時，居住者就會受益。澤塞爾及其同事在 2003 年的一項研究中表明，精心設計的阿爾茨海默病患者特殊護理單元減少了焦慮、攻擊性、社交退縮、抑鬱症和精神病。佐治亞大學的研究人員在 2001 年的一份報告中表明，學校設計可以解釋小學生在閱讀和數學技能標準化測試中得分差異的 10% 到 15% 之間。
“由於神經科學的進步，我們可以開始以前所未有的精細程度測量環境的影響，”加州大學聖地亞哥分校的埃德爾斯坦說。“我們可以更好地瞭解環境，我們可以更好地瞭解我們的反應，我們可以將它們與結果聯絡起來。每當想到這些我就感到不寒而慄。”
注意：本文最初印刷時的標題是《圍繞思維構建》。