基于LMM模型的實證研究：環(huán)境清潔度是降低老年人神經(jīng)壓力的關(guān)鍵

瀏覽次數(shù)：432　發(fā)布日期：2025-12-31　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責任自負

環(huán)境清潔度才是降低老年人神經(jīng)壓力的關(guān)鍵 —— 基于 LMM 模型的實證研究

引言/背景介紹
全球城市更新正從大規(guī)模重建轉(zhuǎn)向以人為本的質(zhì)量提升，而人口老齡化加劇了這一挑戰(zhàn)。在中國，單位制社區(qū)（Unit-based Communities）作為計劃經(jīng)濟時期形成的住宅區(qū)，容納了超過40%的城市老年人口。這些社區(qū)普遍存在公共空間老化、設(shè)施不足等問題，與年齡友好目標存在差距。國際上的年齡友好城市指南（WHO）又在高密度亞洲城市中面臨適應性障礙。以往研究多依賴主觀方法，如問卷和行為觀察，缺乏客觀生理證據(jù)。

老問題需要新工具。神經(jīng)建筑學（Neuro-architecture）的發(fā)展讓研究者能通過腦電圖（EEG）和眼動追蹤（Eye-tracking）直接"讀取"人對空間的生理響應：β波升高意味著大腦拉響警報，視線聚集點揭示潛在風險區(qū)域�，F(xiàn)有研究多關(guān)注空間功能布局，卻忽視了環(huán)境整潔度這一基礎(chǔ)要素。本研究將這兩種技術(shù)引入單位社區(qū)，首次嘗試量化回答一個關(guān)鍵問題：對老年人而言，環(huán)境整潔與空間功能孰輕孰重？

這一探索不僅填補了舊社區(qū)改造的神經(jīng)證據(jù)空白，更將為年齡友好社區(qū)更新提供科學依據(jù)，推動城市更新從"宏觀改造"轉(zhuǎn)向"微觀關(guān)懷"的實質(zhì)轉(zhuǎn)變。

文章信息

論文概要
本篇論文發(fā)表于《Journal of Asian Architecture and Building Engineering》（2025年11月16日在線發(fā)布），標題為“EEG-Eye tracking integration for neural stress responses to environmental cleanliness versus spatial function in China's unit-based community renewal”。作者來自湖北工業(yè)大學建筑系。

課題組整合腦電（electroencephalography, EEG）與眼動（eye-tracking）技術(shù)，對30名60–80歲老年人進行30幅公共空間場景的刺激實驗，核心發(fā)現(xiàn)顯示，環(huán)境清潔度（cleanliness）是影響老年人神經(jīng)應激的關(guān)鍵：低清潔度空間使EEG β/α比率顯著升高（至少2%），而空間功能類型（如體育區(qū)或社交區(qū)）無顯著影響。眼動數(shù)據(jù)進一步表明，老年人視覺注意力集中于地面鋪裝、車輛等實用元素。結(jié)論提出“安全-功能-心理舒適”框架，強調(diào)清潔度優(yōu)化在年齡友好更新中的優(yōu)先性。

研究方法
實驗設(shè)計概述
研究以武漢市武昌區(qū)9個單位社區(qū)為樣本（表1），基于馬斯洛需求理論將公共空間分為五類功能類型（如生活支持設(shè)施、體育區(qū)等）（表2），并標記高/中/低三級清潔度。技術(shù)路徑借鑒了前人研究，空間分類通過SAM2模型實現(xiàn)圖像分割，清潔度評價經(jīng)專家雙盲評分驗證（Kappa=0.442）。實驗刺激材料包含30張圖片（2 張 / 功能類型 ×5 類 ×3 清潔度），且無重復地呈現(xiàn)。

表1. 社區(qū)樣本細節(jié)

表2. 五種空間類型

實驗采用EEG和眼動設(shè)備采集生理以及行為信號，對30名老年人進行圖像刺激測試，流程包括10秒/圖的隨機呈現(xiàn)，在封閉環(huán)境中進行以控制干擾（圖1）。

腦電信號以β/α 比值作為神經(jīng)壓力的量化指標（α 波對應放松狀態(tài)，β 波對應活躍 / 警覺狀態(tài)，比值越高神經(jīng)壓力越大），采用線性混合模型（LMM）分析，核心是探究社區(qū)公共空間的空間類型（5 類，基于馬斯洛需求層次劃分）和清潔度（高 / 中 / 低三級）對老年人神經(jīng)壓力的影響，同時控制受試者個體差異。具體操作為：納入 “空間類型 + 清潔度 + 二者交互項” 作為固定效應，以 “受試者 ID” 為隨機截距（控制個體生理差異），采用限制性最大似然法（REML）估計模型參數(shù)，并通過 Ⅲ 型平方和檢驗效應顯著性。另外，研究人員使用眼動儀捕捉注視點數(shù)據(jù)，通過熱圖可視化關(guān)注區(qū)域（紅色為高關(guān)注、藍色為低關(guān)注）和注視點計數(shù)，量化老年人對空間元素的視覺注意力分配，識別核心關(guān)注對象。

圖1. 實驗觀測過程

主要結(jié)果
神經(jīng)壓力指標（β/α）：圖2顯示，整潔度主效應顯著（F(2,8421) = 3.942, p = 0.019），低整潔場景β/α平均升高≥2%，提示雜亂環(huán)境通過增加認知負荷提升皮層警覺�？臻g類型及交互項均未達顯著水平（p = 0.805, 0.968），表明功能類別本身并不主導老年人的神經(jīng)壓力差異。圖3箱形圖進一步呈現(xiàn)單調(diào)梯度：高整潔（1.193）→中整潔（1.200）→低整潔（1.281），IQR逐層擴大，反映個體對凌亂環(huán)境敏感度差異加劇。

圖2. 線性混合模型（LMM）固定效應檢驗結(jié)果自變量：β/α 比值. Intercept：截距項；Space Type：空間類型；Cleanliness：整潔度；Interaction term：交互項（Space Type × Cleanliness）

圖3. 三種清潔度水平下腦電圖（EEG）數(shù)據(jù)影響比值 β/α

眼動數(shù)據(jù)凸顯視覺注意力模式熱圖（圖4）和注視點統(tǒng)計（表3）顯示，老年人注意力集中于功能性和雜亂元素：地面鋪裝（注視點占比14.32%）、電動汽車（8.06%）和車輛（8.69%）成為熱點，而雜亂物體引發(fā)分散性注視。綠色元素（如樹木）雖占比高（12.68%），但多作為背景，吸引力較低。

圖4. 30種刺激材料的眼動熱圖

表3. 空間與元素注視點總結(jié)

腦電和眼動分析結(jié)果共同表明，清潔度而非功能類型是驅(qū)動老年人應激的核心，眼動數(shù)據(jù)支持了EEG發(fā)現(xiàn)，與前人研究中關(guān)于注視點預測環(huán)境評價的結(jié)論一致。

跨空間類型驗證：圖5將生活保障設(shè)施、運動、社交、綠化四類場景按整潔度分層，β/α比值均呈隨整潔度下降而升高的一致斜率，證實“整潔度—神經(jīng)壓力”關(guān)聯(lián)不受功能類型調(diào)節(jié)，為更新實踐提供了可泛化的干預靶點。

圖5. 四種空間類型及三種清潔度等級的腦電圖數(shù)據(jù)影響比

結(jié)論與展望
本研究通過神經(jīng)證據(jù)揭示，環(huán)境清潔度而非空間功能是影響老年人社區(qū)體驗的關(guān)鍵因素。這一發(fā)現(xiàn)促使重新思考年齡友好社區(qū)的建設(shè)邏輯：應當確立"清潔安全-功能完善-心理舒適"的遞進式更新路徑。

基于此，研究團隊正推動三方面工作：一是將神經(jīng)指標納入社區(qū)評估體系，建立量化標準；二是開發(fā)輕量化裝備實現(xiàn)實景監(jiān)測，突破實驗室局限；三是開展跨文化比較研究，探索普適性設(shè)計原則。

這些探索不僅推動"神經(jīng)參與式設(shè)計"范式革新，更致力于讓老年人通過生理反饋直接參與社區(qū)改造，使年齡友好從理念轉(zhuǎn)化為可測量的科學實踐。未來研究將聚焦技術(shù)落地與政策轉(zhuǎn)化，推動城市治理從"經(jīng)驗判斷"向"證據(jù)驅(qū)動"轉(zhuǎn)變。

原文信息鏈接
Xiang, X., Shang, W., & Huang, W. (2025). EEG-Eye tracking integration for neural stress responses to environmental cleanliness versus spatial function in China’s unit-based community renewal. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 1–16.

https://doi.org/10.1080/13467581.2025.2589535

作者及單位介紹
該研究由湖北工業(yè)大學土木建筑與環(huán)境學院的Xu Xiang（第一作者）、Shang Wei（通訊作者）和Huang Wendi共同完成，Shang Wei同時任職于湖北工業(yè)大學河湖智慧感知與生態(tài)修復教育部重點實驗室及河湖生態(tài)環(huán)境巖土與生態(tài)修復創(chuàng)新示范基地，研究團隊聚焦建筑與環(huán)境領(lǐng)域，深耕適老化社區(qū)更新相關(guān)研究。

關(guān)于維拓啟創(chuàng)
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