DOI: https://doi.org/10.3390/buildings16030637
تاريخ النشر: 2026-02-03
المؤلف: Mohamed Hesham Khalil وآخرون
الموضوع الرئيسي: المساحات الخضراء الحضرية والصحة
نظرة عامة
تقدم الورقة مؤشر النيوروبيوفيليا، وهو إطار كمي مصمم لتقييم إثراء البيئة في السياقات المعمارية من خلال عدسة عصبية حيوية. من خلال مراجعة شاملة للأدبيات واستشارات الخبراء، تم تحديد عشرة معايير رئيسية: رؤية السماء، ضوء النهار، دورات الضوء/الظلام، الصوت، الروائح، النباتات الداخلية، المناظر الخضراء من النوافذ، درجة الحرارة، جودة الهواء، والمواد. يتم تعيين درجة لكل معيار تعكس تأثيره على صحة الدماغ—الإثراء (+1)، محايد (0)، أو ضرر (-1)—مما يساعد في تقييم المساحات المعمارية فيما يتعلق بتأثيراتها على المرونة العصبية والنتائج ذات الصلة مثل الوظيفة الإدراكية، الصحة النفسية، التعافي من التوتر، والقدرة على التحمل.
تسلط الدراسة الضوء على مؤشر النيوروبيوفيليا كخطوة هامة في التصميم البيوفيلي، حيث تعالج نقص الأدوات المستندة إلى علوم الأعصاب. من خلال دمج هذا المؤشر مع أنظمة تصنيف المباني الخضراء الحالية، تقترح الأبحاث تحولاً من الاستدامة التقليدية إلى مفهوم أكثر دقة يسمى الاستدامة العصبية. يضع الإطار الأساس للدراسات التجريبية المستقبلية للتحقق من صحة المؤشر عبر مجموعات سكانية متنوعة، مع توفير إرشادات قابلة للتنفيذ لتطبيق مبادئ التصميم العصبي البيوفيلي في العمارة.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على العلاقة الحرجة بين جودة البيئة وتطور الدماغ، مع التأكيد على التحول من البيئات الطبيعية إلى المبنية وما يترتب على ذلك من آثار على رفاهية الإنسان. تشير مراجعة منهجية إلى أن حوالي 63% من الدراسات الطولية تظهر تراجعاً في الاتصال بالطبيعة، يُعزى إلى التحضر وزيادة الوقت الذي يقضيه الأفراد في الأماكن المغلقة، والذي ارتفع إلى حوالي 90% على مدى العقدين الماضيين. يتطلب هذا الاتجاه إعادة تقييم الإثراء المعماري لتعزيز الروابط مع الطبيعة، حيث تشير دراسات تصوير الدماغ إلى أن العناصر الطبيعية في البيئات الحضرية ترتبط باستجابات دماغية مفيدة، مثل زيادة حجم الدماغ وتقليل التوتر.
تقترح الورقة مؤشر النيوروبيوفيليا، وهو أداة تقييم جديدة مصممة لتقييم إثراء البيئة في المساحات الداخلية من خلال عدسة علم الأعصاب. يهدف هذا المؤشر إلى سد الفجوة في الأطر الحالية للتصميم البيوفيلي، التي غالباً ما تفتقر إلى أساس في الآليات العصبية الحيوية مثل تكوين الأعصاب وعوامل التغذية العصبية المستمدة من الدماغ. من خلال دمج هذه الرؤى، يسعى مؤشر النيوروبيوفيليا إلى تعزيز الممارسات المعمارية، مما يعزز التصاميم التي لا تركز فقط على الاستدامة ولكن أيضاً تدعم صحة الدماغ وتعيد الروابط بين الإنسان والطبيعة في البيئات التي يقضي فيها الأفراد معظم وقتهم.
الطرق
طورت الدراسة مؤشر النيوروبيوفيليا من خلال منهجية تكرارية من أربع مراحل، تركز على خمسة احتياجات عصبية (5NNs) ذات صلة بالتصميم المعماري: الحماية العصبية، التنظيم العصبي الفسيولوجي، عوامل التغذية العصبية، تكوين الأعصاب، والاستجابات العصبية للجدة. تم إنشاء نظام تسجيل لتقييم عناصر الإثراء بناءً على تأثيراتها على هذه الاحتياجات العصبية، وتصنيفها على أنها مفيدة (+1)، محايدة (0)، أو ضارة (-1). تم إجراء مراجعة أدبية غير منهجية لجمع البيانات ذات الصلة، باستخدام استراتيجية التراكم لتحديد التفاعلات بين 5NNs وكلمات مفتاحية للإثراء المعماري.
بعد ذلك، facilitated ورشة عمل مع 14 خبيراً في العمارة والعمارة العصبية لتقديم ملاحظات حول النسخة الأولية من المؤشر، مما أدى إلى تحسين العناصر بناءً على مدخلات الخبراء ومزيد من المناقشات من قبل المؤلفين. تم تبسيط المؤشر النهائي إلى 15 عنصرًا، وإعادة تنظيمه لتسليط الضوء على الصلة البيوفيلي المباشرة بدلاً من مجرد التصنيف حسب مجالات الإثراء. بالإضافة إلى ذلك، سلطت الدراسة الضوء على التأثيرات الإيجابية للمواد الخشبية على صحة الدماغ، مشيرة إلى أن الديكورات الخشبية تعزز الاسترخاء والأداء الإدراكي، بينما ترتبط المواد ذات المركبات العضوية المتطايرة العالية بتأثيرات سلبية على وظيفة الدماغ.
النتائج
توضح قسم النتائج تطوير مؤشر النيوروبيوفيليا، الذي تم تحسينه من مجموعة أولية من 30 عنصرًا مرشحًا عبر أربعة مجالات إثراء: المكاني (ن = 8)، البصري (ن = 8)، البيئي (ن = 10)، والاجتماعي (ن = 4). بعد تلقي ملاحظات من الخبراء خلال ورشة العمل، تم تبسيط المؤشر إلى 15 عنصرًا، مع معالجة قضايا مثل التكرار، والفوائد غير الواضحة، والتنوع الاجتماعي والثقافي في تقييم المعايير. تتكون النسخة النهائية من مؤشر النيوروبيوفيليا من عشرة معايير بيوفيلي: رؤية السماء، ضوء النهار، دورات الضوء/الظلام، الصوت، الروائح، النباتات الداخلية، المناظر الخضراء من النوافذ، درجة الحرارة، جودة الهواء، والمواد.
شمل عملية التحسين دمج العناصر ذات الصلة، وإزالة التكرارات، واستبعاد المعايير ذات التأثيرات غير الواضحة، وضمان العملية والقابلية للتطبيق العالمية. أدى ذلك إلى مؤشر مركّز يبرز معايير الإثراء المستندة إلى الطبيعة المدعومة بالأدلة العصبية الحيوية. يتم تمثيل النتائج بصريًا في الشكل 1، مع توفير نظام تسجيل مفصل في الجدول 1.
المناقشة
تقدم قسم المناقشة في الورقة البحثية مؤشر النيوروبيوفيليا، وهو إطار جديد يدمج علوم الأعصاب مع التصميم المعماري لتعزيز صحة الدماغ في البيئات المبنية. يعالج هذا المؤشر فجوة كبيرة في الأدوات البيوفيلي الحالية، التي غالباً ما تتجاهل الآليات العصبية الحيوية مثل عوامل التغذية العصبية والحصيني تكوين الأعصاب. تم تصميم المؤشر ليعود بالفائدة على مجموعة متنوعة من مستخدمي المباني، وخاصة الفئات الضعيفة التي تقضي وقتاً طويلاً في الأماكن المغلقة، مما يوفر إثراءً بيوفيلي قد يخفف من التدهور الإدراكي ومشاكل الصحة النفسية المرتبطة بالعيش لفترات طويلة في الأماكن المغلقة.
يتم التأكيد على التطبيق العملي لمؤشر النيوروبيوفيليا، مما يبرز قابليته للتوسع عبر أنواع المباني المختلفة، بما في ذلك المرافق السكنية والتعليمية والرعاية الصحية. يحدد المؤشر استراتيجيات محددة لتعزيز العوامل البيئية مثل رؤية السماء، التعرض لضوء النهار، دورات الضوء/الظلام، الصوت، الإثراء الشمي، النباتات الداخلية، المناظر الخضراء من النوافذ، درجة الحرارة، وجودة الهواء. من خلال تعزيز استراتيجيات متعددة للإثراء تستفيد من التآزر بين هذه المعايير، يهدف المؤشر إلى تحقيق أقصى الفوائد العصبية الحيوية مع ضمان التكيف مع السياقات الثقافية المختلفة والظروف المناخية. في النهاية، يدعو مؤشر النيوروبيوفيليا إلى دمج مبادئ التصميم المستندة إلى علوم الأعصاب في أنظمة تصنيف المباني الخضراء، مما يمهد الطريق نحو نموذج الاستدامة العصبية.
القيود
تسلط قسم القيود في مؤشر النيوروبيوفيليا الضوء على عدة قيود منهجية تؤثر على تطبيقه الحالي واتجاهات البحث المستقبلية. تم تصميم المؤشر للتصميم العصبي المستدام، وهو قائم على مجموعة متنوعة من المعايير البيئية التي نادراً ما يتم دراستها معًا، مما يعقد المراجعات المنهجية والتحليلات التلوية. بالإضافة إلى ذلك، تشمل قاعدة الأدلة بيانات من أنواع مختلفة، مثل البشر والقوارض، مما يطرح تحديات للتوليف الكمي المباشر. تقييد الدراسات، وخاصة في تصوير الدماغ البشري وأبحاث العلامات الحيوية المتعلقة بـ الحصيني تكوين الأعصاب وعامل التغذية العصبية المستمد من الدماغ (BDNF)، يحد من التحقق من صحة المؤشر.
على الرغم من هذه القيود، يوفر مؤشر النيوروبيوفيليا أساسًا للبحوث التجريبية المستقبلية التي تهدف إلى اختبار توقعاته من خلال تجارب محكومة ودراسات ميدانية. يستوعب المؤشر التباين في المعايير البيئية ولكنه لا يأخذ في الاعتبار تمامًا الفروق الفردية التي تؤثر عليها العمر، والحالة الصحية، والخبرات السابقة. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على التكيفات للفئات السكانية المحددة، مثل الأطفال، وكبار السن، والمجموعات السريرية، مع استكشاف التأثيرات طويلة الأجل للبيئات المعمارية على وظيفة الدماغ. تشمل الأساليب البحثية الموصى بها دراسات طولية تقيم التغيرات في حجم الدماغ عبر التصوير بالرنين المغناطيسي، ودراسات التعرض الحاد التي تقيس نشاط اللوزة وتركيزات BDNF، وتحليلات ما بعد الوفاة لتكوين الأعصاب. بشكل عام، بينما يحتوي مؤشر النيوروبيوفيليا على قيود جوهرية، فإنه يعد أداة قيمة لتطبيق مبادئ التصميم العصبي البيوفيلي عبر سياقات متنوعة، مع إمكانية التحسين والتحقق المستمر.
DOI: https://doi.org/10.3390/buildings16030637
Publication Date: 2026-02-03
Author(s): Mohamed Hesham Khalil et al.
Primary Topic: Urban Green Space and Health
Overview
The paper introduces the Neurobiophilia Index, a quantitative framework designed to evaluate environmental enrichment in architectural contexts through a neurobiological lens. Through a comprehensive literature review and expert consultations, ten key parameters were identified: sky visibility, daylight, light/dark cycles, sound, odours, indoor plants, window green views, temperature, air quality, and materials. Each parameter is assigned a score reflecting its impact on brain health—enrichment (+1), neutral (0), or harm (-1)—which aids in assessing architectural spaces concerning their effects on neuroplasticity and related outcomes such as cognitive function, mental health, stress recovery, and resilience.
The study highlights the Neurobiophilia Index as a significant advancement in biophilic design, addressing the previous lack of neuroscience-informed tools. By integrating this index with existing green building rating systems, the research proposes a shift from traditional sustainability to a more nuanced concept of neurosustainability. The framework lays the groundwork for future empirical studies to validate the index across diverse populations, while also providing actionable guidance for the implementation of neurobiophilic design principles in architecture.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the critical relationship between environmental quality and brain development, emphasizing the shift from natural to built environments and its implications for human well-being. A systematic review indicates that approximately 63% of longitudinal studies show a decline in nature connection, attributed to urbanization and increased indoor time, which has risen to about 90% over the past two decades. This trend necessitates a reassessment of architectural enrichment to foster connections with nature, as brain imaging studies suggest that natural elements in urban settings correlate with beneficial brain responses, such as increased brain volume and reduced stress.
The paper proposes the Neurobiophilia Index, a novel assessment tool designed to evaluate environmental enrichment in indoor spaces through a neuroscientific lens. This index aims to bridge the gap in existing biophilic design frameworks, which often lack a foundation in neurobiological mechanisms like neurogenesis and brain-derived neurotrophic factors. By integrating these insights, the Neurobiophilia Index seeks to enhance architectural practices, promoting designs that not only prioritize sustainability but also support brain health and restore human-nature connections in environments where individuals spend the majority of their time.
Methods
The study developed the Neurobiophilia Index through a four-stage iterative methodology, focusing on five neuro-needs (5NNs) relevant to architectural design: neuroprotection, neurophysiological regulation, neurotrophic factors, neurogenesis, and neural responses to novelty. A scoring system was established to evaluate enrichment items based on their effects on these neuro-needs, categorizing them as beneficial (+1), neutral (0), or harmful (-1). A non-systematic literature review was conducted to gather relevant data, utilizing a snowballing strategy to identify interactions between the 5NNs and architectural enrichment keywords.
Subsequently, a workshop with 14 experts in architecture and neuroarchitecture facilitated feedback on the initial index version, leading to the refinement of the items based on expert input and further deliberations by the authors. The final index was streamlined to 15 items, reorganized to emphasize direct biophilic relevance rather than merely categorizing by enrichment domains. Additionally, the study highlighted the positive effects of wood materials on brain health, noting that wooden interiors promote relaxation and cognitive performance, while high-VOC materials are associated with negative impacts on brain function.
Results
The results section outlines the development of the Neurobiophilia Index, which was refined from an initial set of 30 candidate items across four enrichment domains: spatial (n = 8), visual (n = 8), ambient (n = 10), and social (n = 4). Following expert feedback from a workshop, the index was streamlined to 15 items, addressing issues such as redundancy, unclear benefits, and socio-cultural variability in parameter assessment. The final version of the Neurobiophilia Index consists of ten biophilic parameters: sky visibility, daylight, light/dark cycles, sound, odours, indoor plants, window green views, temperature, air quality, and materials.
The refinement process involved combining related items, removing redundancies, excluding parameters with unclear effects, and ensuring practicality and universal applicability. This resulted in a focused index that emphasizes nature-based enrichment parameters supported by neurobiological evidence. The findings are visually represented in Figure 1, with a detailed scoring system provided in Table 1.
Discussion
The discussion section of the research paper presents the Neurobiophilia Index, a novel framework that integrates neuroscience with architectural design to enhance brain health in built environments. This index addresses a significant gap in existing biophilic tools, which often overlook neurobiological mechanisms such as neurotrophic factors and hippocampal neurogenesis. The index is designed to benefit a diverse range of building users, particularly vulnerable populations who spend considerable time indoors, thus providing biophilic enrichment that may mitigate cognitive decline and mental health issues associated with prolonged indoor living.
The practical application of the Neurobiophilia Index is emphasized, showcasing its scalability across various building types, including residential, educational, and healthcare facilities. The index outlines specific strategies for enhancing environmental factors such as sky visibility, daylight exposure, light/dark cycles, sound, olfactory enrichment, indoor plants, window green views, temperature, and air quality. By promoting multi-enrichment strategies that leverage synergies between these parameters, the index aims to maximize neurobiological benefits while ensuring adaptability to different cultural contexts and climatic conditions. Ultimately, the Neurobiophilia Index advocates for the integration of neuroscience-informed design principles into green building rating systems, moving towards a paradigm of neurosustainability.
Limitations
The section on limitations of the Neurobiophilia Index highlights several methodological constraints that affect its current application and future research directions. The index, designed for neurosustainable design, is based on a diverse range of environmental parameters that are seldom studied in conjunction, complicating systematic reviews and meta-analyses. Additionally, the evidence base includes data from various species, such as humans and rodents, which poses challenges for direct quantitative synthesis. Limited studies, particularly in human neuroimaging and biomarker research related to hippocampal neurogenesis and brain-derived neurotrophic factor (BDNF), further constrain the index’s validation.
Despite these limitations, the Neurobiophilia Index provides a foundation for future empirical research aimed at testing its predictions through controlled experiments and field studies. The index accommodates variability in environmental parameters but does not fully account for individual differences influenced by age, health status, and prior experiences. Future research should focus on adaptations for specific populations, such as children, older adults, and clinical groups, while exploring the long-term effects of architectural environments on brain function. Recommended research approaches include longitudinal studies assessing changes in brain volume via MRI, acute exposure studies measuring amygdala activity and BDNF concentrations, and postmortem analyses for neurogenesis. Overall, while the Neurobiophilia Index has inherent limitations, it serves as a valuable tool for implementing neurobiophilic design principles across diverse contexts, with the potential for ongoing refinement and validation.