NEUROPROJEKTOWANIE: jak nauka o mózgu i układzie nerwowym wpływa na jakość projektów i ich funkcjonowanie?

Czy neuroprojektowanie to tylko user experience?

Neuronauka jest stosowana w projektowaniu od lat 90. XX wieku. Początkowe badania skupiały się na zrozumieniu, jak ludzie postrzegają i przetwarzają informacje wizualne, co doprowadziło do rozwoju nowych modeli percepcji i kognitywistyki, a co za tym idzie – powstania nowych obszarów projektowania. Pierwotnie znalazło zastosowanie w UX, czyli do ulepszenia procesów projektowania interfejsów stron internetowych, a później także aplikacji. W kolejnym etapie zaczęto przekładać zdobytą wiedzę na obszary 3D, czyli produkt i przestrzeń.

Wraz z rozwojem technologii neuronaukowych oraz wykorzystaniem sprzętu medycznego, takiego jak:

• elektroencefalografia (EEG): rejestruje aktywność elektryczną mózgu, co pozwala na badanie procesów poznawczych, takich jak: uwaga, pamięć i emocje
• magnetoencefalografia (MEG): mierzy zmiany pola magnetycznego generowanego przez aktywność mózgu, co pozwala na badanie funkcji poznawczych z wysoką rozdzielczością czasową
• funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI): mierzy zmiany przepływu krwi w mózgu, co pozwala na badanie aktywności mózgu w czasie rzeczywistym
• przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS): stosowana do zwiększenia lub zmniejszenia pobudliwości określonych obszarów mózgu, co może mieć wpływ na funkcje poznawcze, takie jak uczenie się i pamięć
• przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS): stosowana do generowania prądów elektrycznych w mózgu, co może mieć wpływ na funkcje poznawcze i motoryczne

zaczęto opracowywać twarde dane dotyczące naszych potrzeb. Narzędziami do analizy danych są: analiza behawioralna, czyli rejestracja ruchu gałek ocznych oraz modelowanie neuronowe. Stosuje się je do tworzenia modeli komputerowych, które symulują działanie mózgu, co może pomóc w przewidywaniu, jak ludzie zareagują na różne rozwiązania projektowe.

Z mniej zaawansowanych technologicznie rozwiązań w architekturze wykorzystuje się np. pomiar poziomu kortyzolu (hormonu stresu) czy monitorowanie tętna, aby sprawdzić, jak użytkownik czuje się w określonej przestrzeni.

Cały proces projektowy oparty o neuronaukę dynamicznie ewoluuje, jako iż wraz z rozwojem technologii poszerzamy naszą wiedzę i zdobywamy nowe narzędzia, które pozwalają lepiej rozumieć, co nam jako użytkownikom służy na poziomie fizycznym i mentalnym, a co jest wyborem jedynie deklaratywnym, wynikającym np. z przynależności do konkretnej grupy społecznej.

Gdzie i jak wykorzystujemy neuroprojektowanie w branży kreatywnej?

Obecnie neuronauka jest stosowana w wielu dziedzinach projektowania, są to między innymi:

• Projektowanie interfejsów użytkownika: Neuronauka może pomóc projektantom zrozumieć, co i jak ludzie widzą, oraz które rozwiązania są dla nich intuicyjne, a co za tym idzie – łatwe w użyciu. Jednym z głównych narzędzi do badania jest tu EEG.
• Projektowanie graficzne: Przy pomocy badań TMS neuronauka wyjaśnia, jak ludzie postrzegają i przetwarzają obrazy, co pomaga tworzyć bardziej efektywne (czytelne) i angażujące komunikaty wizualne.
• Projektowanie produktu: Wykorzystanie pomiarów uzyskanych z fMRI pozwala zrozumieć, jak ludzie reagują na produkty na poziomie emocjonalnym i poznawczym, co może przekładać się na tworzenie rozwiązań bardziej dopasowanych do potrzeb: inkluzywnych i demokratycznych.
• Projektowanie przestrzeni: Neuronauka tłumaczy, jak ludzie doświadczają przestrzeni, co pomaga kreować bardziej komfortowe (pod kątem sensorycznym) i produktywne środowiska.

Przykłady zastosowania neuronauki w projektowaniu

Wiele czołowych marek wykorzystuje wiedzę z zakresu neuronauk w codziennym projektowaniu. Przoduje w tym zwłaszcza Nike, który w modelu Flyknit wykorzystał dane z badań fMRI pokazujących, jak stopa rozszerza się podczas biegu. Przełożyło się to na takie decyzje projektowe, jak wykonanie cholewki buta z jednej warstwy przędzy, która zapewnia elastyczność i wsparcie, a także daje większą przewiewność i niższą wagę niż w tradycyjnych butach do biegania.

Kolejnym powszechnie znanym produktem Nike stworzonym przy wykorzystaniu neuronauk jest system amortyzacji Nike Air – do projektowania wykorzystano tu badania biomechaniczne, aby zapewnić obuwiu maksymalną amortyzację i zwrot energii. Kapsułki powietrza w podeszwie buta kurczą się pod wpływem nacisku, a następnie się rozprężają, pozwalając użytkownikowi na bardziej sprężysty krok. System Air jest stosowany w różnych typach obuwia Nike, od butów do biegania po buty do koszykówki. Również technologia Nike Dri-FIT, stworzona z wykorzystaniem badań nad termoregulacją, wpływa na lepsze odprowadzanie potu z ciała, a co za tym idzie – zwiększenie komfortu użytkowania odzieży. Materiał Dri-FIT jest stosowany w różnych ubraniach Nike, od koszulek po spodnie.

Innym ciekawym przykładem rynkowym jest Coca-Cola, która wykorzystała neuronaukę do zaprojektowania innowacyjnej butelki PlantBottle. Badania fMRI wykazały, iż konsumenci wybierali kształt nawiązujący do tradycyjnej butelki Coli, a także mieli konkretne preferencje dotyczące ergonomii i poręczności.

Od strony projektowania 2D prym wynikający z popularności i możliwości finansowych wiedzie Google, który we wszystkich swoich produktach (gmail, mapy, wyszukiwarka czy YouTube) używa rozwiązań opartych o neuronauki, tak aby interfejsy były uporządkowane, czytelne i intuicyjne, zarówno w wersji desktopowej, jak i mobilnej.

Foto Google DeepMind, Unsplash

Neuroarchitektura – projektowanie dobrostanu

Neuroarchitektura to stosunkowo młoda interdyscyplinarna dziedzina nauki, łącząca w sobie wiedzę z zakresu neurobiologii, psychologii, architektury i inżynierii. Jej celem jest projektowanie przestrzeni, które sprzyjają dobrostanowi i wydajności. Opiera się na założeniu, iż istnieje związek między środowiskiem fizycznym a ludzkim mózgiem, a odpowiednio zaprojektowane przestrzenie mogą pozytywnie wpływać na funkcje poznawcze, emocje i zachowanie człowieka. Neuroarchitektura bada aktywność różnych obszarów mózgu w tzw. „środowisku zbudowanym”.

Jeden z podstawowych filarów związku między architekturą a neuronauką powstał 25 lat temu, gdy odkryto, iż ludzki mózg jest zdolny do ciągłej zmiany – nueroplastycznosci. Do tego czasu uważano, iż mózg dorosłego traci neurony w miarę starzenia się i iż ludzki organizm nie jest zdolny do ich zastępowania.

Początki tej dyscypliny związane są z Instytutem Salka (USA) powołanym przez lekarza i badacza – Jonasa Salka. Podczas rozwijania swoich badań na początku lat 50. XX wieku zdał on sobie sprawę ze znaczenia, jakie dla przepływu procesu kreatywnego, pomysłów, inspiracji i wiedzy ma przestrzeń. W 1966 roku architekt Louis Kahn, na zlecenie Salki, zaprojektował i zbudował Instytut Biologiczny Salka w San Diego (Kalifornia). Budynek ten jest wspaniałym architektonicznym punktem odniesienia i pierwszym przykładem związku między neuronauką a architekturą, ponieważ został zaprojektowany tak, aby promować najlepsze warunki komfortu intelektualnego i fizycznego, wziąwszy pod uwagę sposób działania ludzkiego mózgu.

Korzystając z naukowych ustaleń i nowych technologii, architekci mają możliwość kreowania zdrowych przestrzeni – odpowiadających na fizyczne, mentalne, społeczne i duchowe potrzeby użytkowników, z czego rozwinął się kolejny kierunek nazwany healing environment. W terminologii polskiej środowisko lecznicze definiuje się jako takie, które ma działanie wspierające zdrowienie. Badania pokazują, iż dobrze zaprojektowane środowisko szpitalne wspiera pacjentów i ich rodziny w radzeniu sobie ze stresem związanym z chorobą, hospitalizacją, wizytami lekarskimi, procesem leczenia, a czasem żałobą. Przyspiesza powrót do zdrowia, skraca czas hospitalizacji, zmniejsza użycie leków, łagodzi ból i dba o dobre samopoczucie. Na poziomie organizacyjnym terapeutyczne środowisko może pomóc w ograniczeniu kosztów opieki medycznej poprzez poprawę wyników leczenia pacjentów, skrócenie czasu ich pobytu w szpitalu oraz podniesienie produktywności personelu, jego satysfakcji zawodowej, a tym samym ograniczenie rotacji pracowników.

Korzyści ze stosowania neuronauki w projektowaniu

Jedną z podstawowych i wymiernych korzyści wynikających z zastosowania neuronauki w projektowaniu jest lepsze zrozumienie użytkowników. Neuronauka pomaga uświadomić sobie i oszacować, jak ludzie myślą, czują i zachowują się, a wiedza ta może pomóc projektantom tworzyć ofertę lepiej odpowiadającą ekstrapolowanym potrzebom. Sam proces projektowania staje się również bardziej efektywny, a powstające produkty i usługi okazują się bardziej angażujące i łatwiejsze w użyciu. Innowacyjność wynikająca z zastosowania metod wcześniej zarezerwowanych dla medycyny pozwala również powołać się na twarde, niepodważalne dane w procesie projektowym, przez co łatwiej jest przekonać inwestorów/klientów do niestandardowych decyzji. Nowe wnioski pozwalają też opracować i wdrożyć innowacyjne rozwiązania znanych problemów projektowych.

Wyzwania związane ze stosowaniem neuronauki w projektowaniu

Włączenie badań z zakresu neurobiologii do procesu projektowego wymaga znaczących nakładów finansowych, a także otwartości na nowe rozwiązania ze strony podmiotów finansujących proces. Słowo „interdyscyplinarny” jest zwykle entuzjastycznie przyjmowane na konferencjach i w publikacjach, jednak podczas procedury zdobywania grantów czy finansowania start-upów stanowi problem, ponieważ w powszechnym przekonaniu koncepty z zakresu medycyny nie łączą się z procesem kreatywnym. Do tego cześć używanych w neuroprojektowaniu badań, tj. fMRI, jest czasochłonne, a wyniki, często pozyskiwane na wąskiej próbie, są trudne do uogólnienia na całą populację. Krytycy podkreślają też względy etyczne związane z kwestią ochrony prywatności i podświadomego wpływu na ludzkie zachowanie.

Dodatkowo barierą wejścia może być również brak przygotowania w procesie edukacji do skorzystania z takiej formy i narzędzi wiedzy. Aktualnie bardzo kilka ośrodków akademickich kształci projektantów w obszarze wykorzystania neuronauk w projektowaniu, co w konsekwencji sprawia, iż bardzo niewielu projektantów ma odpowiednie kompetencje, aby technologie i narzędzia neuronaukowe umiejętnie wykorzystywać.

Oczekuje się, iż rozwiązania z obszaru neuronauki będą odgrywać coraz większą rolę we współczesnej projektowej rzeczywistości. Upowszechnienie tego podejścia powinno w efekcie obniżyć koszty jego implementacji, a wprowadzenie na uniwersytety neuroprojektowania jako jednego z przedmiotów spopularyzuje jego wykorzystanie.

Menu wiedzy:

• artykuł: J. Bremer, Neuroestetyka: czy przyszłość estetyki leży w neuronauce? „Estetyka i Krytyka” 28 (1/2013)
• artykuł: A. Zapata, Neurodesign: UX and attention, color, memory, and cognition
• artykuł: E. Novoseltseva, Neuroscience In Web Design: Neurodesign,
• artykuł: J.A. Sakula, Neurodesign: why brilliant product designers study people not trends,
• książka: D. Bridger, Neuro Design: Neuromarketing Insights to Boost Engagement and Profitability¸ 2017
• książka: V.S. Yocco, Design for the Mind:Seven Psychological Principles of Persuasive Design, 2016
• książka: S. Satel, S. Lilienfeld, Brainwashed: The Seductive Appeal of Mindless Neuroscience, 2013
• książka: Ch. Metzger, Neuroarchitecture, 2018
• książka: I. Donald, Environmental and Architectural Psychology: The Basic, 2022
• książka: D.H. Ruggles, Beauty, Neuroscience, and Architecture, 2018