城市绿色环境促进脑间同步：一项揭示自然环境对群体神经活动协调性的研究

《Scientific Reports》：Green urban environments enhance brain-to-brain synchrony

本研究针对城市化进程中人工环境对居民认知功能的负面影响，通过脑电图（EEG）和主体间相关性（ISC）分析技术，首次系统探讨了不同城市环境（公园、林荫道、繁忙道路）对群体大脑活动同步性的调控作用。研究发现公园环境能够显著增强delta频段的脑间同步性，证实绿色空间通过诱发“软迷恋”和情感反应促进认知资源恢复，为基于神经科学证据的城市景观规划提供了重要理论依据。

　　

在现代城市化的浪潮中，人们日常接触的环境从喧嚣的人工建筑区到宁静的绿色空间差异显著。近40年前，Edward Wilson提出的亲生命假说指出，人类在进化过程中形成了关注并亲近自然环境的强烈倾向。随之发展的注意力恢复理论进一步阐释，由于人类认知功能是在自然环境中演化形成的，当代人工城市刺激可能使人不堪重负。城市化环境需要持续集中注意力和自上而下的认知资源，容易导致认知超载。与此相反，自然刺激（如城市树木）适度调动非随意注意，从而有助于恢复认知资源。

然而，现有研究多采用静态图片来探讨环境对大脑活动的影响，这与人们动态连续的真实城市体验存在差距。更为重要的是，传统脑电图研究主要关注alpha波段振荡（8-12 Hz），该波段与神经元活动的抑制相关，却难以捕捉自然环境中非随意注意和情感反应的核心特征。为此，俄罗斯圣彼得堡国立建筑与土木工程大学与高等经济大学的研究团队在《Scientific Reports》上发表了创新性研究，首次运用主体间相关性（Inter-Subject Correlation, ISC）分析方法，通过测量群体大脑活动的相似性，揭示了绿色城市环境对神经同步性的增强效应。

研究团队采用了多模态技术方法：首先通过标准化视频采集技术录制了6段5分钟城市漫步视频（公园、林荫道、繁忙道路各2段），并加入动作电影和海边场景作为对照；随后招募30名健康受试者在屏蔽实验室中完成脑电图记录，使用64导联actiCHamp系统以512 Hz采样频率采集数据；关键分析方法采用相关成分分析（Correlated Component Analysis, CorrCA）计算ISC值，通过滑动时间窗（1秒窗长，80%重叠）识别神经同步性动态峰值，并分别计算delta（0.5-4 Hz）、theta（4-8 Hz）、alpha（8-12 Hz）和beta（12-25 Hz）频段的ISC值。

行为学结果

问卷调查显示参与者显著偏好绿色安静环境，对绿色空间重要性的评分达6.6分（7分制）。公园环境被评定为最具恢复潜力，其放松度评分比林荫道和繁忙道路分别高出39%和65%。统计检验表明不同环境类型的评分差异具有高度显著性（p<0.0001）。

脑电图结果：城市环境中的共享脑响应

ISC分析显示环境类型对大脑活动同步性存在显著主效应（F(5,145)=8.73, p<0.0001）。事后检验发现两个公园视频的ISC值显著高于其他环境，公园的脑间同步性比林荫道和繁忙道路分别提高26%和40%。对照视频验证了实验敏感性，动作电影引发最高ISC值，海边场景则最低。

不同城市环境中的动态共享脑响应

时程分析发现不同环境引发同步性峰值的事件类型各异：公园环境中花坛和行人触发最强ISC峰值，林荫道中奔跑儿童和骑行者为同步性热点，而道路环境中快速接近的车辆引起显著同步响应。这表明绿色环境引导注意力集中于愉悦事件，而建成环境则导向安全相关刺激。

不同频段的神经同步

频段特异性分析揭示环境类型对delta频段同步性影响最为显著（F(5,145)=10.63, p<0.0001），公园环境在该频段的ISC值显著高于其他环境。theta频段仅显示部分差异，而alpha和beta频段未发现显著环境效应。

本研究通过ISC技术证实了绿色城市空间对群体神经活动同步性的增强作用，为注意力恢复理论和心理进化理论提供了神经科学证据。公园环境通过诱发delta波段同步性，激活与奖赏系统相关的进化古老皮层回路，促进认知资源恢复。研究发现不仅支持“软迷恋”机制（绿色环境通过适度吸引非随意注意降低认知负荷），也印证了情感反应在环境恢复中的关键作用。相较于传统脑电图指标，ISC方法更能捕捉动态环境刺激引发的群体神经响应模式，为神经城市规划学提供了新范式。研究结果强调城市设计应优先考虑绿色空间的可达性，通过植物隔离降低行人密度、分离骑行与步行路线等证据基于策略优化城市环境，这对促进公众心理健康和认知功能恢复具有重要实践意义。