在 20 世纪 50 年代，屡获殊荣的生物学家和医生乔纳斯·索尔克在匹兹堡的一间黑暗的地下室实验室里研究脊髓灰质炎的治疗方法。进展缓慢，为了理清思路，索尔克前往意大利阿西西，在那里他在一座 13 世纪的修道院里度过了一段时间，漫步在修道院的柱廊和回廊庭院中。突然，索尔克发现自己沉浸在新的见解中，包括最终促成他成功研制出脊髓灰质炎疫苗的见解。索尔克确信他的灵感来自冥想的环境。他开始深信建筑影响思维的能力，因此他与著名建筑师路易斯·康合作，在加利福尼亚州拉霍亚建造了索尔克研究所，作为一个科学机构，旨在激发突破和鼓励创造力。
长期以来，建筑师们凭直觉认为我们居住的场所会影响我们的思想、情感和行为。但现在，在索尔克鼓舞人心的远足半个世纪后，行为科学家们正在为这些直觉提供经验基础。他们正在挖掘关于如何设计促进创造力、保持学生专注和警觉、以及引导放松和社交亲密感的空间的诱人线索。圣地亚哥神经科学建筑学院等机构正在鼓励对计划环境如何影响思维进行跨学科研究，一些建筑学院现在正在开设神经科学入门课程。
这些努力已经开始影响设计，并促成了前沿项目，例如为患有痴呆症的老年人提供的住宅，其中建筑物本身就是治疗的一部分。同样，在心理学家的帮助下，伦敦的金斯代尔学校进行了重新设计，以促进社会凝聚力；新结构还包括培养警觉性和创造力的元素。更重要的是，研究人员才刚刚开始。“这一切都还处于起步阶段，”克莱姆森大学建筑与健康项目负责人建筑师大卫·艾利森说。“但新兴的神经科学研究可能会让我们更好地了解建筑环境如何影响我们的健康和福祉，我们如何在环境中表现以及我们在环境中的感受。”
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更高的思想
对人类如何与建筑环境互动的正式调查始于 20 世纪 50 年代，当时几个研究小组分析了医院，特别是精神病院的设计如何影响患者的行为和结果。在 20 世纪 60 年代和 1970 年代，后来被称为环境心理学的领域蓬勃发展。
哥伦比亚大学训练有素的社会学家约翰·泽塞尔说：“在那个时期，建筑领域正在兴起一种社会良知，他目前担任 Hearthstone Alzheimer Care 的总裁，专门从事为痴呆症患者设计的设施。泽塞尔补充说，建筑师们开始问自己：“关于人，我们需要了解哪些方面才能建造出能够满足人们需求的建筑物？” 20 世纪后期脑科学的发展为该领域提供了新的技术、工具和理论。加州大学圣地亚哥分校的访问神经科学家、新建筑与设计学院的兼职教授伊芙·埃德尔斯坦说，研究人员开始思考“我们如何利用严谨的神经科学方法和对大脑更深入的理解来指导我们的设计”。
现在，已经出现了可能有助于阐明索尔克的观察结果的研究，即物理环境的某些方面会影响创造力。2007 年，明尼苏达大学营销学教授琼·迈尔斯-莱维报告说，房间天花板的高度会影响人们的思维方式。她随机分配了 100 人到一个天花板高度为 8 英尺或 10 英尺的房间，并要求参与者将一份 10 项清单中的运动项目按自己的选择分类。在天花板较高的房间里完成任务的人提出了更抽象的类别，例如“具有挑战性”的运动或他们想玩的运动，而在天花板较低的房间里的人则提供了更具体的分类，例如团队中的参与者人数。“天花板高度会影响你处理信息的方式，”迈尔斯-莱维说。“你在较低天花板条件下关注的是具体细节。”
由于她早期的工作表明，较高的天花板会让人感觉身体束缚较少，因此研究人员假设较高的天花板鼓励人们更自由地思考，这可能会引导他们建立更抽象的联系。另一方面，低天花板引起的幽闭感可能会激发更详细、更统计的观点——这在某些情况下可能是更可取的。“这很大程度上取决于你正在做什么类型的任务，”迈尔斯-莱维解释说。“如果你在手术室里，也许低天花板更好。你希望外科医生把细节做好。” 同样，支付账单可能在低天花板的房间里最有效率地完成，而创作伟大的艺术作品可能在天花板较高的工作室里更有可能。迈尔斯-莱维指出，天花板的实际高度不如感觉到的高度重要。“我们认为你可以通过操纵空间感知来获得这些效果，”她说，例如，通过使用浅色油漆或镜子使房间看起来更宽敞。
自然的专注
除了天花板高度外，建筑物的视野也可能影响智力——特别是居住者的注意力集中能力。尽管凝视窗外似乎会分散注意力，但事实证明，自然环境的景色，例如花园、田野或森林，实际上可以提高注意力。环境心理学家南希·威尔斯（现任职于康奈尔大学）及其同事在 2000 年发表的一项研究中，跟踪了 7 至 12 岁的儿童在家庭搬迁前后的情况。威尔斯和她的团队评估了每个旧家和新家窗外的全景。他们发现，由于搬家，绿色景观增加最多的孩子在注意力标准测试中也取得了最大的进步。（科学家们控制了住房质量的差异，结果证明住房质量与注意力无关。）另一项实验表明，从宿舍房间可以欣赏到自然景观的大学生在心理专注力测试中的得分高于那些俯瞰完全人造建筑物的学生。
绿色游戏空间可能对患有注意力障碍的学生尤其有益。伊利诺伊大学的景观设计师和研究员威廉·沙利文及其同事研究了 96 名患有注意力缺陷障碍 (ADD) 的儿童。科学家们要求家长描述他们的孩子在参与钓鱼、踢足球和玩电子游戏等活动后集中注意力的能力——例如，专注于家庭作业或口头指示——在这些活动中，他们接触到的绿色植物量各不相同。“家长们报告说，他们的孩子在身处或观察绿色空间后，ADD 症状最轻，”沙利文说，他的研究结果于 2001 年发表。
根据心理学家斯蒂芬·卡普兰和蕾切尔·卡普兰（均在密歇根大学安娜堡分校）提出的一种观点，这些发现可能是凝视自然景观对大脑产生恢复性影响的结果。根据这一理论，现代世界的任务会引起精神疲劳，而观看自然环境则相对毫不费力，并且可以让大脑得到急需的休息。“许多研究表明，当人们观看自然景观时，无论是真实的还是投射在屏幕上的，他们的注意力集中能力都会提高，”斯蒂芬·卡普兰说。
沙利文补充说，自然景观可能比城市景观更令人精神焕发，因为人类天生倾向于对自然做出积极反应——这种解释被称为亲生物性假说。“我们进化于一种环境，这种环境使我们能够最有效地在绿色空间中发挥作用，”他说。在 2008 年 12 月发表在《心理科学》杂志上的一篇论文中，斯蒂芬·卡普兰还提出，城市环境过于刺激，关注它们——及其交通和人群——比凝视一片树林需要更多的认知工作。
利用自然来提高注意力应该会在学业上有所回报，而且似乎确实如此，根据 2009 年春季发表的一项研究，该研究由佐治亚大学学校设计与规划实验室负责人 C·肯尼斯·坦纳领导。在他们对佐治亚州 71 所小学的 10,000 多名五年级学生的分析中，坦纳及其同事发现，教室窗外至少有 50 英尺的无遮挡视野，包括花园、山脉和其他自然元素的学生，在词汇、语言艺术和数学测试中的得分高于那些没有如此广阔视野或教室主要俯瞰道路、停车场和其他城市设施的学生。
看到光明
除了绿色植物外，自然界还可以为建筑物居住者提供其他东西：光线。日光使我们的睡眠-觉醒周期或昼夜节律同步，使我们能够在白天保持警觉并在晚上睡觉。然而，许多机构建筑物的设计并没有让尽可能多的自然光线进入我们的身心需求。
光线不足可能对学童来说是一个特殊的问题。“你把一个可能没有得到充分休息的孩子带到一所自然光线很少的学校前面，你猜怎么着？他们患有 jet lag，”坦纳说。1992 年的一项研究跟踪了瑞典四间不同教室的学童一年。研究表明，在白天光线最少的教室里的孩子，皮质醇水平紊乱，皮质醇是一种受身体昼夜节律调节的激素。
充足的阳光也被证明可以改善学生的成绩。1999 年，Heschong Mahone Group（一家总部位于加利福尼亚州的咨询集团，专门从事建筑节能结构）收集了加利福尼亚州、华盛顿州和科罗拉多州三个学区的 21,000 多名小学生在数学和阅读标准化测试中的分数。研究人员使用照片、建筑平面图和实地考察，根据 0 到 5 的等级对 2,000 多个教室中的每个教室的日光量进行了评级。在一个学区——加利福尼亚州卡皮斯特拉诺——在阳光最充足的教室里的学生，在一年内阅读方面的进步速度比教室里日光最少的学生快 26%，数学方面的进步速度快 20%。在其他两个学区，充足的光线使分数提高了 7% 到 18% 不等。
养老院也可能太暗，无法使昼夜节律时钟正常运转。在 2008 年发表的一项研究中，荷兰神经科学研究所的神经科学家里克斯特·F·里默斯马-范德莱克及其同事随机选择了荷兰 12 家辅助生活设施中的 6 家安装补充照明，将亮度提高到约 1,000 勒克斯；另外 6 家提供约 300 勒克斯的较暗照明。在三年半内每六个月进行的测试中，照明更明亮的建筑物中的居民的认知能力下降比六栋较暗建筑物中的居住者少 5%。（额外的照明还将抑郁症状减少了 19%。）其他研究表明，昼夜节律通过校准激素水平和代谢率等来保持大脑的最佳功能。老年人——尤其是患有痴呆症的老年人——经常出现昼夜节律紊乱。研究人员认为，提供明亮的白天光线可能有助于恢复他们正常的节律，从而改善整体大脑功能。
光的波长也很关键。我们的昼夜节律系统主要受短波蓝光调节；当光感受器检测到蓝光时，会向视交叉上核（下丘脑的一部分，调节我们的昼夜节律）反馈，向大脑传递最多的神经冲动。这种短波光——存在于阳光中——让大脑和身体知道现在是白天。（相比之下，我们的视杆细胞和视锥细胞负责视觉，当暴露于绿色或黄绿色光时，它们的反应最大。）
研究人员建议在白天在建筑物中使用发蓝光二极管 (LED) 和全光谱荧光灯；两者都有足够的蓝光来触发昼夜节律系统，并使居住者保持清醒和警觉。天黑后，建筑物可以切换到具有较长波长灯泡的灯具，这些灯泡不太可能发出昼夜节律系统检测到的光，并且不会干扰夜间睡眠。“如果你能给人们一个照明方案，让他们能够区分白天和黑夜，那将是一个重要的建筑决策，”伦斯勒理工学院照明研究中心项目主任玛丽安娜·菲盖罗说。
一个放松的房间
虽然明亮的光线可能会提高认知能力，但最近的研究表明，它会抵消放松和开放——在某些环境中，这些影响可能比警觉性更重要。在 2006 年的一项研究中，咨询师在昏暗或明亮的咨询室中分别采访了 80 名大学生。然后，学生们完成了一份关于他们对面试反应的问卷调查。在昏暗的房间里接受询问的学生感觉更放松，对咨询师的看法更积极，并且比在明亮的房间里接受咨询的学生分享了更多关于他们自己的信息。研究结果表明，昏暗的光线有助于人们放松。如果这普遍适用，那么在晚餐或聚会期间保持低光照可能有助于促进放松和亲密感。
房间的内容同样可以令人舒缓——或者相反。哈佛医学院的神经科学家摩西·巴尔和当时他的研究助理迈塔尔·内塔向受试者展示了各种版本的中性物体的照片，例如沙发和手表。每个物体的例子都是相同的，只是有些物体具有弯曲或圆形的边缘，而另一些物体则具有尖锐的方形轮廓。当被要求对这些物体做出快速判断时，受试者明显更喜欢具有曲线的物体。巴尔推测，这种偏好之所以存在，是因为我们将锐角与危险联系起来。（例如，大脑可能会感觉到，与布满圆形岩石的洞穴相比，布满锯齿状岩石的洞穴更危险。）“也许锐利的轮廓在我们的大脑中被编码为潜在的威胁，”他说。
巴尔在 2007 年的一项研究中为这一理论提供了一些支持，在该研究中，受试者再次观看了一系列中性物体——这次是在使用功能性磁共振成像扫描他们的大脑时。这位神经科学家发现，当人们看着带有锐角的物体时，杏仁核（参与恐惧处理和情绪唤醒）的活动更活跃。“基础确实深深地植根于我们的大脑中，”巴尔解释说。“非常基本的视觉属性向我们传达了一些更高级别的信息，例如‘红色警报！’ 或 ‘放松，一切都很顺利；该区域没有威胁。’” 他承认，物体的轮廓不是唯一影响我们审美偏好的因素，而且他的研究仍处于早期阶段。但是，在所有其他条件相同的情况下，用具有圆形或弯曲边缘的家具填充客厅或候诊室可以帮助访客放松身心。
家具的选择也会影响人际互动。一些最早的环境心理学研究集中在住宅医疗保健设施的座位安排上；科学家们发现，将椅子沿居民日间室或休息室的墙壁放置的常见做法实际上阻止了社交。研究人员发现，鼓励互动的更好计划是在整个房间内以小组形式组织家具。德国马格德堡奥托-冯-格里克大学和瑞典乌普萨拉大学的心理学家在 1999 年进行的一项研究中，检查了不同环境中的座位安排。在八周多的时间和 50 多节课中，研究人员在两种座位安排之间轮换了一个四年级班级的学生：成排的课桌和围绕老师的半圆形课桌。半圆形配置增加了学生的参与度，增加了学生提问的数量。其他研究表明，将课桌排成行鼓励学生独立工作并改善课堂行为。
地毯也可以促进社交。根据医疗保健设计专家黛布拉·哈里斯（现任 RAD Consultants 在奥斯汀的总裁兼首席执行官）领导的 2000 年的一项研究，在医院里，地毯增加了患者朋友和家人探望的时间。这种社会支持最终可能会加速康复。当然，地毯比传统的医院地板更难清洁——并且在某些环境中可能存在健康危害——因此它可能不适合急诊室等患者流动率高且混乱的地方。但是，长期患者（例如辅助生活设施）的房间、建筑物或病房可能会从地毯中受益。
到目前为止，科学家们主要关注公共建筑，例如医院、学校和商店。因此，有兴趣通过设计提升思维的房主必须进行一些推断。“我们的研究非常有限，所以我们几乎是通过稻草来看待这个问题，”克莱姆森大学的艾利森说。“现在我们需要找到更普遍的模式。你如何将非常具体问题的答案进行广泛的、概括性的应用？这就是我们都在努力解决的问题。”
专家们认为，这种努力应该会有回报，因为当设计师在建造建筑物时考虑到人的思维时，居住者就会受益。泽塞尔及其同事在 2003 年的一项研究中表明，精心设计的阿尔茨海默病患者特殊护理单元减少了焦虑、攻击性、社交退缩、抑郁症和精神病。佐治亚大学的研究人员在 2001 年的一份报告中表明，学校设计可以解释小学生在阅读和数学技能标准化测试中得分差异的 10% 到 15% 之间。
“由于神经科学的进步，我们可以开始以前所未有的精细程度测量环境的影响，”加州大学圣地亚哥分校的埃德尔斯坦说。“我们可以更好地了解环境，我们可以更好地了解我们的反应，我们可以将它们与结果联系起来。每当想到这些我就感到不寒而栗。”
注意：本文最初印刷时的标题是《围绕思维构建》。