真实与虚拟环境中的亲生命设计干预：认知 demanding 任务期间的应激缓解作用

《Scientific Reports》：Biophilic interventions in real and virtual environments reduce stress during cognitively demanding tasks

本研究针对城市化进程中人类与自然脱节引发的心理健康问题，探讨了亲生命设计（Biophilic Design）在高压认知任务中的应激缓冲效果。研究人员通过对比真实与虚拟环境中的活体绿墙（Living Wall, LW）干预，发现LW暴露可显著提升任务执行期间的心率变异性高频成分（%HF），增强副交感神经活性，降低生理应激水平，且虚拟LW能复刻部分生理益处。结果证实了亲生命设计在办公、教育等场景中的应用潜力，为受限空间（如医院、密闭环境）的自然干预提供了实证依据。

　　

随着全球城市化进程加速，超过半数人口居住在城市中，联合国预测至2050年这一比例将升至68%。然而，城市生活与压力相关健康问题及精神疾病（如抑郁、焦虑）的高发密切相关。与此相反，接触自然被证实能改善心理生理健康，降低应激水平。亲生命假说（Biophilia Hypothesis）为此提供了理论支撑：人类因进化历史而对自然元素具有先天亲和力。亲生命设计通过将植被、自然光等元素引入室内环境（人类90%时间在此度过），旨在缓解自然缺失的负面影响。尽管已有研究证实亲生命设计能提升环境美感、改善情绪和认知功能，但其在高压认知任务中实时缓冲应激的效果尚不明确，且虚拟亲生命干预能否模拟真实环境益处仍有争议。

为解答上述问题，都灵大学心理学系空间、注意与行动实验室（SAN Lab）的Hilary Serra团队在《Scientific Reports》发表研究，比较真实与虚拟环境中活体绿墙（LW）对认知任务期间应激反应的干预效果。研究采用混合实验设计，41名参与者被分配到真实（N=21）或虚拟（N=20）环境组，分别经历LW与放置日常物品的架子（NLW）两种条件。通过监测心率变异性（HRV）、自我报告情绪及环境评价，团队发现LW暴露显著提升任务期间的副交感神经活性（%HF升高），且虚拟环境能复刻这一生理益处。然而，积极情绪提升仅出现在真实环境中，提示真实自然元素的情感冲击更强。环境评价方面，LW条件均获更高评分（如更愉悦、通风感更佳）。这些发现为高压工作场所、学校及自然接触受限空间的设计提供了实践指导。

研究关键方法包括：

1. 1.
   使用Empatica E4腕带连续记录心率变异性（HRV），以高频成分归一化指标（%HF）评估自主神经平衡；
2. 2.
   通过反向数字跨度任务（Backward Digit Span Task）模拟认知负荷，验证任务能诱发应激反应（%HF基线对比显著降低）；
3. 3.
   采用环状情感模型（Circumplex Model of Affect）问卷评估情绪状态，环境评估量表（Environmental Assessment Scale）评分环境属性；
4. 4.
   虚拟环境组通过Meta Quest 2头显体验Unity软件构建的模拟场景，并用Igroup存在感问卷（IPQ）控制体验质量；
5. 5.
   统计分析使用线性混合效应模型（LMM）和累积链接混合模型（CLMM），控制年龄、性别等协变量。

生理反应

认知任务在基线阶段已确认可诱发应激反应（%HF认知基线低于静息基线）。全程分析显示，LW条件在任务执行期间%HF显著高于NLW条件，表明LW能缓冲任务引发的生理应激。进一步分析发现，LW暴露后静息阶段%HF升高（生理恢复），而NLW条件任务结束时%HF低于基线（应激持续）。该效应在真实与虚拟环境中无差异，支持虚拟干预的生理有效性。

情绪状态与环境评价

情绪分析仅发现真实环境中LW条件的积极情绪（P象限）显著高于NLW。虚拟环境未出现差异，可能与参与者对虚拟场景的真实感（IPQ评分中等偏低）相关。环境评价方面，LW条件在真实与虚拟环境中均获更高评分，参与者认为LW环境更愉悦、舒适、通风，NLW环境则更沉闷、不适。

讨论与意义

本研究首次证实亲生命设计元素（如活体绿墙）能在认知任务期间实时缓冲生理应激，延伸了应激恢复理论（SRT）的适用场景。虚拟干预的生理效果与真实环境无差异，凸显VR在自然接触受限场景的应用价值。然而，情绪受益限于真实环境，提示虚拟体验需提升沉浸感以复制情感效应。结果对职场、教育、医疗空间设计具有直接参考价值，尤其是需长期应对高压任务或空间受限的场所。未来研究需延长暴露时间、优化虚拟现实技术，并纳入空房间对照以精确量化亲生命干预的特异性效应。

研究结论强化了亲生命假说与应激恢复理论的理论框架，为基于自然的干预措施（无论真实或虚拟）提供了实证支持，助力构建更健康、高效的室内环境。