综述：迈向循证神经建筑学：沉浸式空间认知的系统性映射与框架构建

《Frontiers in Psychology》：Toward evidence-based neuroarchitecture: a systematic mapping and framework for immersive spatial cognition

　　

摘要 神经建筑学（neuroarchitecture）在建筑学、环境认知、神经科学与沉浸式技术（immersive technologies）的交汇处迅速发展，然而该领域在方法论上仍呈现高度异质性，其从测量向设计应用推进的路径尚未得到充分结构化。本研究通过一项符合PRISMA 2020规范的系统性映射综述（systematic mapping review），对2015至2025年间发表的神经建筑学及密切相关之建筑与空间认知研究进行了系统梳理。研究团队在Scopus与Web of Science核心合集（Web of Science Core Collection）中开展扩展检索，共识别510条记录。经去除206条重复记录后，304条唯一记录进入筛选；125条记录进入最终资格审核与数据提取审计，另有4条边界性或时间性排除，最终语料库包含121项研究。该语料库涵盖61项人类实证研究、1项非人类实证研究、58项综述或概念性综合记录，以及1项方法论/方案记录。在综述后期阶段，发表活动显著增加，其中81项研究（66.9%）发表于2023至2025年间。在61项人类实证研究中，问卷/自我报告测量用于39项研究（63.9%），行为任务/绩效测量用于32项（52.5%），脑电图（EEG）用于32项（52.5%），眼动追踪用于15项（24.6%），皮肤电活动/皮电反应（EDA/GSR）用于14项（23.0%），心率变异性（HRV）用于6项（9.8%），功能性磁共振成像（fMRI）用于3项（4.9%），功能性近红外光谱（fNIRS）用于1项（1.6%）。为组织这一异质性证据基础，本研究开发了沉浸式空间认知框架（Immersive Spatial Cognition Framework, ISCF），该框架将空间刺激、环境暴露、神经生理测量、认知-情绪加工、证据解释、设计转化与自适应设计相联结；同时构建了循证神经建筑学成熟度模型（Evidence-Based Neuroarchitecture Maturity Model, EBN-MM）。EBN-MM分类显示，语料库中30.6%仍处于阶段I（概念性解释），35.5%达到阶段II（实验验证），33.1%达到阶段III（证据整合），仅0.8%达到阶段IV（自适应设计操作化）。上述发现表明，神经建筑学正超越孤立的实验验证，向证据整合方向推进，而向自适应与操作性设计的转化仍属例外。本研究提出的框架为比较异质性证据、识别未来循证神经建筑学研究的方法论优先事项提供了结构化基础。

1 引言

当代建成环境不仅通过物理性能与空间功能被评估，还通过其对认知健康、情绪调节、心理福祉及人类环境体验的影响被审视。近年来，关于压力相关环境条件、心理健康、恢复性空间品质及以人为本的可持续性方法的关注显著扩展了建筑研究的范畴。在此转型中，神经建筑学作为融合建筑学、神经科学、环境心理学与认知科学的跨学科领域应运而生，旨在探究空间环境如何影响知觉、认知、情绪适应及神经生理活动。早期神经建筑学话语主要由神经美学与现象学解释主导，强调感官知觉、空间氛围、情绪反应及具身环境体验。近年来，沉浸式技术、可穿戴神经生理系统与数字环境模拟的发展显著改变了神经建筑学的方法论结构。VR支持的空间模拟、基于EEG的环境评估、生物特征监测系统及沉浸式认知实验日益使研究人员能够通过可量化的神经生理与认知证据探究空间体验。与此同时，恢复性环境心理学、亲生物设计研究与循证医疗环境研究日益融入神经建筑学话语。然而，沉浸式环境认知研究的方法论一致性仍参差不齐。研究识别出三个结构性不对称：概念扩展缺乏系统证据分层；VR与EEG支持的实验缺乏统一框架；可持续性与恢复性话语缺乏整合的神经生理验证模型。为应对上述缺口，本研究开展符合PRISMA 2020规范的系统性映射综述，并提出ISCF与EBN-MM作为互补分析工具。

2 文献综述

2.1 神经美学基础：概念扩展而缺乏证据分层

早期神经建筑学话语主要通过神经美学理论、现象学解释与具身环境知觉研究发展。基础研究强调建筑空间、感官体验、情绪反应与认知适应之间的关系，将建成环境定位为心理响应系统。然而，尽管概念增长显著，神经建筑学研究的方法论证据分层仍有限。现有研究持续优先关注现象学解释、知觉话语与情绪-空间关联，而可测量的神经生理验证整合仍不一致。

2.2 沉浸式技术与神经生理实验：方法论扩展而缺乏统一认知框架

近期神经建筑学研究日益纳入沉浸式技术、虚拟模拟与神经生理监测系统。VR支持的空间模拟被广泛用于在受控实验条件下考察情绪适应、空间知觉、环境偏好与恢复性环境体验。基于EEG的环境评估的并行发展进一步扩展了沉浸式环境研究的分析能力。然而，沉浸式环境实验的方法论一致性仍相对碎片化。现有研究常优先关注模拟实验与受控沉浸环境，而可测量神经生理证据、环境认知模型与设计导向空间解释之间的比较整合仍有限。

2.3 神经生理测量与证据整合：分析增长而缺乏操作一致性

近期研究采用神经生理与生物特征测量系统考察对建筑环境的认知、情绪与生理反应。EEG、HRV、GSR、眼动追踪系统及新兴fNIRS支持的环境实验逐步纳入沉浸式环境认知研究。可穿戴传感技术与实时生理监测的并行发展进一步扩展了循证环境评估。然而，神经生理环境研究的操作一致性仍相对碎片化。现有研究在EEG解释方案、生理指标选择、生物特征同步程序、环境暴露条件及认知反应分类方法方面存在显著差异。

2.4 恢复性环境与以人为本的可持续性：扩展而缺乏整合的神经生理验证

恢复性环境、亲生物设计策略与循证医疗环境已成为以人为本可持续性研究的核心主题。循证医疗设计已证明环境条件可影响恢复过程与心理舒适度，亲生物设计研究则通过强调自然相关空间品质、采光、材料性与多感官体验扩展此讨论。然而，恢复性环境研究的方法论整合仍不均衡。许多研究继续优先关注感知恢复、情绪反应与主观福祉，而可测量神经生理验证在评估程序中的嵌入一致性较低。

2.5 研究缺口与框架定位

在神经美学话语、沉浸式环境实验、神经生理测量研究与恢复性环境研究中，缺乏系统跨域整合的问题显而易见。现有研究揭示三个反复出现的结构条件：概念、沉浸、生理与恢复性研究域之间整合碎片化；方法论快速扩展而缺乏一致证据分层；沉浸式与神经生理环境发现向建筑转化的有限性。尚无现有综述跨越从神经美学理论到操作性自适应设计的全谱系映射此转型，亦未提出领域级成熟度模型以指导证据积累。本研究通过三种方式应对此缺口：提供符合PRISMA 2020规范的121项研究证据基础的系统映射；提出七层分析结构ISCF；引入四阶段EBN-MM分类模型。

3 方法论

3.1 研究设计

本研究设计为遵循PRISMA 2020报告指南的系统性映射综述。综述旨在考察沉浸式空间认知研究如何在建成环境领域内沿不同方法论与概念轨迹发展，并识别表征该领域向循证实践运动的结构性转型。四个主要研究域组织分析结构：神经美学与知觉环境研究；VR支持沉浸式环境实验；神经生理与生物特征测量研究；恢复性与亲生物环境研究。

3.2 信息来源、检索策略与报告标准

通过Scopus与Web of Science核心合集的系统检索识别文献。检索限于2015至2025年间发表的英文同行评议期刊论文与综述。扩展检索包含Scopus三个互补检索集与Web of Science三个检索集，共识别510条记录。综述方案未前瞻性注册，因研究设计为探索性系统映射综述与框架开发练习。

3.3 研究选择与筛选过程

研究选择遵循PRISMA 2020工作流程。510条记录经去重后剩余304条唯一记录；筛选与质量控制审查排除179条，125条进入最终资格与数据提取审计；最终审计排除4条，最终语料库含121项研究，包括61项人类实证研究、1项非人类实证研究、58项综述或概念综合记录、1项方法论/方案记录。

3.4 数据提取与编码框架

开发结构化研究级数据提取与编码框架。编码遵循显式报告规则，仅在标题、摘要、关键词或经核实的全文支持时分配变量。六个主要分析域被编码：暴露技术、测量模态、生理指标、建筑变量与环境情境、认知与情绪构念、行为结果。随后应用EBN-MM与ISCF两种框架导向分类。

4 结果

4.1 发表趋势（2015-2025）

121项保留研究的时间分布显示综述后期显著增长。2015至2020年间发表20项（16.5%），2021至2022年间20项（16.5%），2023至2025年间81项（66.9%）。约三分之二的映射文献发表于综述期最后三年。

4.2 证据基础的方法论概况

121项保留研究中，34项为实验实证研究，22项采用混合方法实证设计，5项为质性实证研究，1项为观察性实证研究。综合导向文献含18项系统综述、15项叙述性综述、12项概念或理论贡献、2项范围综述、1项文献计量综述。另有10项方法论或框架贡献、1项方案。

4.3 测量与证据概况

61项人类实证研究中，问卷/自我报告测量用于39项（63.9%），行为任务/绩效测量用于32项（52.5%），EEG用于32项（52.5%）。眼动追踪用于15项（24.6%），EDA/GSR用于14项（23.0%），HRV用于6项（9.8%），fMRI用于3项（4.9%），fNIRS用于1项（1.6%）。因研究可采用多种测量模态，百分比非互斥。

4.4 神经生理与行为测量趋势

人类实证证据基础中，问卷/自我报告评估为最频繁编码的响应方法（63.9%）。EEG与行为任务/绩效测量各占52.5%。眼动追踪（24.6%）与EDA/GSR（23.0%）构成第二组较成熟测量方法，而HRV（9.8%）、fMRI（4.9%）与fNIRS（1.6%）代表性较低。

4.5 EBN-MM证据进展

EBN-MM应用显示阶段I（概念性解释）含37项（30.6%），阶段II（实验验证）含43项（35.5%），阶段III（证据整合）含40项（33.1%），仅1项（0.8%）满足阶段IV（自适应设计操作化）的保守标准。主要成熟度不连续性出现在证据整合与操作性设计转化之间。

4.6 ISCF分布

ISCF主层分类显示47项（38.8%）定位于L3（神经生理测量），为最大单一层。L1（空间刺激/概念基础）含27项（22.3%），L5（循证环境解释）含21项（17.4%），L4（认知-情绪加工）占13项（10.7%），L6（循证设计转化）占11项（9.1%）。仅1项（0.8%）主要定位于L2（沉浸式环境暴露），1项（0.8%）定位于L7（自适应/AI支持设计）。

4.7 EBN-MM与ISCF整合

EBN-MM与ISCF结果揭示一致结构模式：该领域已建立实质性概念、实验与证据整合能力，但累积证据极少推进至自适应设计操作化。

5 沉浸式空间认知框架（ISCF）

ISCF提供统一七层分析模型：L1空间刺激（几何、照明、色彩、材料性、自然元素、多感官配置）；L2沉浸式环境暴露（VR头显、AR叠加或真实环境条件的受控递送）；L3神经生理测量（EEG、HRV、GSR、眼动追踪、fNIRS多模态数据采集）；L4认知-情绪加工（在注意力恢复理论、压力恢复、情感评价框架内整合生理信号）；L5循证环境解释（将认知-情绪输出转化为证据分级空间认知发现）；L6循证设计转化（将综合发现转化为设计可操作指南）；L7自适应/AI支持设计（神经生理用户状态数据与AI驱动设计系统的实时整合）。ISCF相对现有框架的独特贡献在于明确纳入第七层，将AI支持自适应设计定位为神经建筑加工链的终端阶段。

6 讨论

6.1 快速增长不等同于统一方法论成熟度

扩展系统映射揭示快速成长但结构异质的领域。EBN-MM分布几乎均分于概念性解释（30.6%）、实验验证（35.5%）与证据整合（33.1%），表明概念发展、实证实验与综合并行推进。主要发展挑战不仅是增加实证研究数量，更在于强化异质性发现被整合并转化为建筑知识的路径。

6.2 神经建筑学在方法论上为多模态而非技术定义

测量概况挑战技术中心定义。神经建筑学更适合被理解为多方法研究领域而非由单一神经生理技术定义。生理信号在与行为绩效、认知评价与体验报告并置时获得更大解释价值。

6.3 主要转化缺口位于测量之后

ISCF分布表明当代神经建筑学的核心瓶颈发生在测量下游。该领域最紧迫的问题不再是建筑体验能否被测量，而是测量与综合证据如何被转化为可复现的建筑决策规则。翻译需要环境变量、测量人类响应、解释模型与可操作设计参数之间的显式关系。

6.4 自适应设计仍为新兴而非成熟范式

仅1项研究满足阶段IV保守标准。机器学习、自动分类或AI辅助分析本身不足以构成阶段IV，除非神经生理或用户状态证据被实证连接至自适应、生成性或操作性设计工作流。阶段IV稀缺应被解释为已识别的研究前沿而非领域弱点。

6.5 对循证神经建筑学的启示

研究支持从技术积累向证据架构的转变。ISCF提供过程导向结构以定位证据，EBN-MM评估个体贡献从解释向操作化的推进程度。两者结合使区分方法论复杂度与转化成熟度成为可能。

7 局限性

综述限于Scopus与Web of Science核心合集；扩展检索增加边界模糊性；存档记录保留检索结构但未保留全部逐行布尔语法；语料库有意纳入异质证据类型；研究级编码涉及解释性决策；方法论异质性限制直接比较；综述期止于2025年。

8 结论

本系统映射综述考察2015至2025年间神经建筑学及密切相关建筑与空间认知研究的发展。121项研究构成最终语料库，显示快速近期增长但存在实质性概念与方法论异质性。当代神经建筑学非由单一实验技术定义，而日益为整合体验、行为与生理证据的多方法领域。EBN-MM显示领域成熟度几乎均分于概念性解释、实验验证与证据整合，自适应设计操作化仍属例外。ISCF映射显示最强集中位于神经生理测量，仅少数研究达到循证设计转化与自适应设计。未来神经建筑学研究的主要挑战为转化而非单纯测量。ISCF与EBN-MM提供互补结构以应对此缺口，未来研究应优先关注透明报告、可复现多方法方案、生态效度验证、测量响应与建筑变量间更强联系，以及伦理基础的人机协同设计系统。