《Frontiers in Psychology》：A structured participatory preference-tuning and VR-based framework for age-friendly spatial configuration: quantifying short-term psychophysiological responses and immediate affective states through dynamic virtual environment adaptation
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全球人口老龄化进程加速，适宜的环境设计对老年人心理健康至关重要，然而空间配置与老年人心理健康之间的关联尚未被充分理解。为此，研究人员提出一种融合虚拟现实(VR)与建构化参与式偏好调优的方法学，用以评估老年人在模拟空间配置变化下的短期生理心理反应(skin co
全球人口老龄化进程加速，适宜的环境设计对老年人心理健康至关重要，然而空间配置与老年人心理健康之间的关联尚未被充分理解。为此，研究人员提出一种融合虚拟现实(VR)与建构化参与式偏好调优的方法学，用以评估老年人在模拟空间配置变化下的短期生理心理反应(skin conductance level, SCL；heart rate, HR)与即时情绪状态(measured by Positive and Negative Affect Schedule, PANAS)。通过对50名老年人进行两轮半结构化访谈，识别出七项关键设计特征：天花板高度(ceiling height)、空间开敞度(spatial openness)、自然光照强度(natural light intensity)及室内噪声水平(indoor noise levels)等。借助同理心地图(empathy map)与双循环参与式设计(dual-cycle participatory design)，将上述洞察转化为可量化实验变量。随后设计包含18个VR场景的随机实验，纳入40名老年人作为被试并记录其生理参数(SCL、HR)与心理反应(PANAS)。结果显示，自然光照强度、室内噪声水平及空间开敞度与老年人短期生理心理反应存在初步探索性关联，该结果因重复测量数据非独立及正交筛选设计的探索性质而应视为假设生成而非确证性结论。研究结果与既往文献总体吻合，本研究主要贡献在于其整合性方法学流程，证实了空间布局与老年人短期生理心理反应及即时情绪状态存在显著关联，支持了VR与参与式设计整合的可行性，并为未来适老化环境研究提供了观测到的关联及合理解释。
论文解读：基于VR与参与式偏好调优的适老化空间配置对老年人短期生理心理反应及即时情绪状态影响研究
本研究发表于《Frontiers in Psychology》。全球人口老龄化加剧，据WHO 2021年报告预测2050年全球60岁以上人口将超20亿，中国2030年将达3.8亿。独居、退休及社会结构变化使老年人孤独感及心理健康问题凸显。建成环境(built environment)比个人体能对老年人心理健康影响更深远，"不适宜"空间（采光不足、高噪、通透性差）可诱发焦虑、抑郁与社会隔离；而良好设计能提升安全感与主观幸福感。现有研究存在三点局限：多采用单变量分析框架，缺乏多维空间因子独立主效应的系统筛选与定量比较，且忽视老年人社会经济地位与文化背景的调节；缺乏客观生理数据（皮肤电水平SCL、心率HR），难以区分空间布局长期累积效应与短期刺激效应；老年人多作为被动信息提供者而非主动参与者，缺乏贯穿设计全周期的协作框架。此外，尚无清晰概念模型串联空间特征—心理过程—生理反应—情绪状态。为此，研究人员在环境应激理论(environmental stress theory)、前景—庇护理论(prospect-refuge theory)、感觉与认知老化理论(sensory and cognitive aging theory)及参与式环境设计理论(participatory environmental design theory)基础上，预先建立概念模型：空间环境特征→感知环境应激/安全感→生理唤醒（SCL/HR）→即时情绪状态（正性PA/负性NA NA），并以此统领变量选取、VR流程、假设及分析。
为开展研究，研究人员采用以下关键技术方法：于石家庄社区通过分层抽样选取50名社区居住老年人（男女均衡，含设计相关专业与非设计相关、不同教育背景）进行两轮半结构化访谈，经主题分析法双盲编码（一致性>0.85）提取需求，借助同理心地图与双循环参与式设计模型（外部循环由研究团队将访谈需求转为初始VR空间原型并设定可调参数范围；内部循环邀请老年用户在VR中通过语音与自然手势实时调整七项预设环境参数，记录操作频次、停留时长及语音关键词，确定个性化最优"数字原型"以指导后续正交实验变量水平选取），将隐性需求转化为七项可量化设计变量。七变量各三水平（天花板高度A：<2.5 m/A1、2.5–3.2 m/A2、>3.2 m/A3；空间开敞度B：半开敞/B1、全开敞/B2、实墙分隔/B3；公共空间密度C：35 m2/人/C1、45 m2/人/C2、55 m2/人/C3；内墙装饰覆盖率D：30%/D1、50%/D2、90%/D3；自然光照强度E：150 lx/E1、300 lx/E2、450 lx/E3；室内噪声F：35 dB/F1、45 dB/F2、55 dB/F3；空间色彩方案G：暖色调/G1、冷色调/G2、中性色调/G3）。从养老院目的性抽样40名≥60岁、MMSE≥21分（正常≥26，轻度缺损21–25）、视听及认知功能可配合实验之老年人（男女各20人），按MMSE分层后随机分组。采用被试内重复测量设计(within-subjects repeated-measures design)，通过正交实验表L??(3?)筛选18个VR场景（HTC Vive呈现SketchUp建模Enscape渲染之1:1虚拟居家公共活动空间），每场景呈现90 s，场景间强制休息2 min，采集基线及场景中SCL（非利手食指与中指Ag/AgCl湿电极）与HR（光电容积脉搏波PPG，采样率1000 Hz），场景后用中文修订版PANAS量表测PA与NA。SCL与HR以VR末5 s均值相对基线前5 s均值之变化率ΔSCL=(SCLtb?SCLta)/SCLta进行标准化。统计采用ANOVA主效应筛选（因重复测量非独立仅作探索性筛选而非确证推断）、Bonferroni事后检验及多元线性回归。
3 Results（结果）
3.1 Analysis of main effects for design feature（设计特征主效应分析）
方差分析显示四项设计特征对老年人生理及心理指标有显著统计关联(p<0.05)：天花板高度(A)、空间开敞度(B)、自然光照强度(E)、室内噪声(F)；其中自然光照强度(E)与室内噪声(F)对所有指标均极显著(p<0.001)，且效应量最大（SCL之η2分别为0.367与0.322），是引发生理应激反应的核心环境因子。公共空间密度(C)、内墙装饰(D)、色彩方案(G)主效应不显著。假设H1（低天花板
关联更高SCL与NA）、H2（半开敞关联更稳定HR与更高PA）、H3（450 lx光照与35 dB噪声关联更低SCL与NA）获支持；H4（暖色调关联更高PA更低NA）未获支持。SCL与HR趋势显示55 dB噪声致最高生理应激，450 lx光照最有助于缓解应激；空间开敞度(B)仅显著影响HR（半开敞B1 HR最平稳）不影响SCL。PA/NA分析表明：最低天花板(<2.5 m, A1)负性情绪NA最高；实墙分隔(B3)NA最高，半开敞(B1)NA最低、PA最高；150 lx(E1)与55 dB(F3) NA最高。3.2 Post-hoc verification and correlation analysis（事后检验与相关分析）
Bonferroni校正事后比较确认最优水平：天花板高度A2(2.5–3.2 m) PA最高NA最低；空间开敞度B1(半开敞) PA最高NA最低、HR最稳；自然光照强度E3(450 lx) SCL与HR显著低于E2/E1，PA最高NA最低；室内噪声F1(35 dB)生理心理指标及PANAS均优于更高噪声。Pearson相关显示HR与PA(r=-0.192～-0.241, p<0.05)、NA(r=0.196～0.299, p<0.01)呈弱但显著相关，SCL与情绪量表相关较弱，提示SCL与HR捕捉情绪体验的不同生理维度。
3.3 Multivariable linear regression models and key predictor variables（多元线性回归模型与关键预测变量）
以ANOVA显著因子建立回归模型，室内噪声(F)为SCL、HR及PA模型中最强预测因子（标准化β=0.455、0.178、-0.256），是首要需控制之设计特征；公共空间密度(C)为NA最强预测因子（β=0.247），低密度有助于缓解负性情绪。其余显著预测包括：天花板高度A(β=0.358对SCL, -0.139对PA, 0.162对NA)、空间开敞度B(β=-0.079对HR, -0.126对PA, 0.175对NA)、自然光照E(β=0.117对SCL, 0.167对HR, -0.205对PA, 0.160**对NA)。
4 Discussion（讨论）
研究人员讨论指出，概念模型获数据支持：空间特征经感知应激/安全感影响生理唤醒进而改变情绪。天花板高度2.5–3.2 m(A2)最缓解心理应激，过低(<2.5 m)引发压迫感；半开敞空间(B1)符合前景—庇护理论提供"庇护+可控视野"，降低不确定性与焦虑，HR最稳、PA最高——建议公共活动区用绿植或木格栅（与天花板等高，约50%视觉通透）实现半开敞；自然光照≥300 lx（优选450 lx）减轻压抑感并可能通过血清素通路改善情绪；室内噪声须严控≤35 dB（>45 dB伴应激升高），建议外墙保温隔声材料及双层中空玻璃；公共空间密度宜45–55 m2/人以防拥挤致负性情绪，内墙装饰覆盖30%–50%避视觉杂乱，色彩推荐浅木/米色暖调配灰白中性色避大面积冷色或高饱和色。轻中度认知障碍组生理唤醒更高、PA更低、NA更高，提示对此群体应强化"半开敞+低噪+300–450 lx照度"。研究局限包括：参与式设计样本（社区老人）与VR实验样本（机构老人）存在差异且未实证检验偏好迁移性；VR缺触觉/嗅觉/温控等多感官输入且仅测短期暴露无法反映长期居住累积效应；未直接测评VR环境真实感(presence)与生态效度；正交设计仅筛主效未正式建模交互；样本量40人限制代表性；重复测量数据用标准ANOVA未校正个体内相关故p值仅为探索筛选指标。未来应同批老人完成全流程、加入存在感量表、拓展多感官VR、纵向追踪实体改造前后及穿戴设备验证、全因子或因子设计探究核心因子交互机制、跨学科合作建数字孪生与机器学习预测模型。
结论（Conclusion）翻译浓缩：
本研究以统一概念模型驱动，通过整合参与式设计与VR技术，经50名老人访谈提炼七项设计特征并在40名老人中以18场景正交VR实验记录SCL、HR及PANAS。探索性结果表明自然光照强度、室内噪声水平及空间开敞度可能与老年人短期生理心理反应存在关联；半开敞空间在本探索性分析中显示与更高自评满意度潜在关联。自本探索性研究初步识别的关键参数包括：天花板高度2.5–3.2 m、噪声≤35 dB、照度≥300 lx（需未来确证研究验证）。研究证实在该领域整合VR与参与式设计方法具可行性。SCL与HR反映自主神经即时唤醒，PANAS评估即时正负性情绪，均为心理健康潜在关联特征而非心理健康本身（后者为长期多维构念）。研究提供适老化空间设计初步数据化参数及可复制方法学蓝图，理论贡献为：(1)建立融合环境应激、前景—庇护、感觉与认知老化及参与式设计之统一概念框架；(2)提供VR多模态可量化验证环境心理学理论之方法；(3)勾勒"空间特征→环境感知→生理唤醒→情绪反应"可检验假设路径；及展示自参与式设计经同理心地图至双循环模型再至变量量化之结构化转化路径。结果反映VR环境下短期关联，非正式检验因果机制或长期解释路径，观测关系支持合理解释但非经实证验证之机制。
