生態瞬時評估在恢復性環境研究中的應用前景

郭庭鴻

董 靚*

劉 暢

張俊杰

蔡賢云

環境與人的心理、行為和健康密切相關。《健康中國行動(2019—2030年)》指出，工業化、城鎮化進程中生活環境和生活方式的改變是造成抑郁、肥胖、心腦血管疾病等慢性病發生的主要原因之一[1]。近40年，國內外關于環境體驗的研究表明，對比建成環境，更多接觸自然環境能使人們更好地從精神疲勞、消極情緒、壓力等負面狀態以及與此相伴的疾病中恢復，并將具備此類效應的環境稱為“恢復性環境”(Restorative Environment)[2-3]。作為一種潛在的經濟有效的健康問題干預措施，恢復性環境目前是多個學科領域的前沿課題[3-5]。風景園林規劃設計是在空間上轉譯和提升恢復性環境效益的重要手段，因此不可避免地要參與其中[6]。

環境體驗過程中個體經歷的物質環境常呈現不同類型或特征，與健康相關的生理心理狀態常隨情境的不同而波動[7-10]。既往恢復性環境研究雖然基本證實了以自然環境為主體的景觀環境的健康促進作用，但存在效益動態變化過程不明、環境特征細分不足等問題[7]。這些問題不僅是還未有效解決的基礎問題，更是關乎恢復性環境效益轉譯和提升的應用問題。對于上述難題的解決，“生態瞬時評估”(Ecological Momentary Assessment，EMA)可能帶來新的機會。EMA源自心理學，是一種針對情緒、感知、生理等易隨情境變化而變化的個體變量進行“實時、實地”測量的密集縱向數據收集方法[11]。在可實現自我追蹤(self-tracking)的移動傳感新技術支持下，EMA可對恢復性環境研究中的環境變量和健康變量進行動態監測[7-10]。如此，不僅可能有助于評估恢復性環境效益的動態性，還有機會更詳細地識別恢復性環境特征。鑒于此，本文嘗試在簡要述評既往研究的基礎上，介紹生態瞬時評估及其代表性研究，并重點從三方面討論其在恢復性環境研究中的應用前景。

1 恢復性環境既往研究述評

恢復性環境研究始于20世紀70年代前后，基礎理論主要為源自環境心理學的注意力恢復理論(Attention Restorative Theory, ART)和減壓理論(Stress Reduction Theory，SRT)[12-17]。以ART和SRT為理論依據，學界主要運用實驗和橫截面調查等實證方法開展了大量研究[18]。

實驗研究一般以小規模人群為被試，在對干擾因素予以控制的條件下，采用隨機分組方式比較接受自然環境刺激的實驗組與接受建成環境刺激的對照組在刺激前后的生理心理指標，進而在因果層面證明前者的絕對效益和較之于后者的相對效益[6，18]。例如，Lee等以森林環境為實驗組、城市街道為對照組，通過現場實驗發現森林環境較之于城市街道更有利于壓力恢復[19]。問題在于，以二分化非此即彼的自然和建成環境為環境樣本，不足以代表真實世界多樣的環境[20-21]。雖然有研究劃分了自然類型或等級，如Chang等發現城市綠地、鄉村景觀、自然林地均相對于建成環境更能促進注意力恢復[22]，還有研究針對自然環境的某一物理屬性，如Jiang等證明街道樹冠蓋度與男性被試壓力之間呈倒U形關系[23]，但只能說明自然優于建成環境的結論在類型或更小層級中依然成立。具體環境要素或配置在其中所起的作用不明確，而這一點對恢復性環境營造至關重要[20-21]。此外，由于實驗研究大多時間相對較短(數分鐘或小時)，只能證實接觸自然帶來的短期效益，如生理指標的短時向好[7，18]。

另一類研究一般以城市綠地為對象，運用橫截面調查方法檢驗綠地與大規模人群健康的統計關系[18]。橫截面調查方法是描述流行病學中應用最為廣泛的方法，是在某一特定時間對一定范圍內的人群以個體為單位收集和描述人群的特征及疾病或健康狀況[6]。對應恢復性環境研究，其檢驗的是綠地現況與健康現況之間的關系，結論為二者的相關性[18]。典型研究如Maas等分析了公園1km半徑范圍內居住的經常使用和不經常使用公園的居民在流行病分布上的差異，結果顯示前者在抑郁、焦慮、冠心病等多種疾病的發病率顯著低于后者[24-25]。與實驗研究相似，橫截面調查研究亦存在環境細分不足的問題，如多數只評價了研究區域內綠地的數量，忽略了綠地的類型和質量[7，18]。此外，此類研究的結論多是如抑郁風險減小等可能需要長期的自然暴露才能獲取的效益[7，18]。

總的來看，既往研究基本證實了以自然環境為主體的景觀環境的恢復性效益，但仍存在突出問題，如缺乏對不同環境特征效益的識別、缺乏對短期和長期效益之間關系的揭示等。

2 生態瞬時評估及其代表性研究

EMA旨在真實情境中多個時間點收集并記錄個體的即時性反應信息。這里的情境(situation)不單指自然環境或建成環境，還包括個體經歷的時間、地點、天氣，是否有他人陪伴和自身身心狀態等[9]。其主要特點可概括為生態性(指對個體反應的評估在現場環境開展)、瞬時性(指即時甚至實時評估個體反應)和動態性(指對個體反應的重復多次評估)[10]。EMA一開始主要依靠機械設備的信號提示，讓被試利用研究給定的紙質量表或問卷等進行重復自我測量。然而，研究期間多次填寫量表或問卷給被試帶來較大負擔，以至可能有意識地調整行為、掩藏想法或中途放棄，違背了測量人們真實體驗的初衷。隨著可實現自我追蹤的移動傳感技術的發展，如可穿戴相機、GPS、可穿戴生物傳感儀和體動儀等，使“實時、實地”智能地記錄環境狀況、地理位置、生理反應及心理感受等成為可能[7-10，26-27]。

在新技術背景下，EMA重新煥發活力并被一些恢復性環境先鋒研究應用。例如，Dunton等利用嵌入智能手機的加速度計(accelerometers)和電子問卷，追蹤了94位9～13歲兒童從農村社區搬遷至城市社區前后的體力活動變化情況[28]。該研究收集了被調查者為期4天跨度6～12個月共20個時間節點的實時體力活動及其發生地點和陪伴對象。在此數據基礎上，從群體和個體2個層面分析了住區轉換前后體力活動在室內-室外、離家較近-離家較遠等方面的不同。結果顯示，居住在城市社區后兒童更喜歡和同伴一起、在離家較近且步行可達的地方開展體力活動。Beute等近期開展的EMA研究對綠色植被和自然光與情緒及壓力之間的關系進行了分析[8]。該研究利用搭載于智能手機的環境和心理調查問卷，以及測量皮膚電反應(galvanic skin response)的智能腕表，以每天8次的頻率追蹤采集了57位抑郁和非抑郁被試為期6天的相關數據。隨后對數據進行了分層處理，結果顯示，自然暴露對不同群體情緒和壓力的影響差異非常顯著，抑郁程度越高，自然暴露過程中的身心獲益越多。此外，Doherty等探索了如何利用搭載GPS、加速度計、定制軟件的智能手機追蹤被試在公園環境中的活動方式、自感健康及所處環境等信息[29]。不同于前兩者，該研究獨立開發的軟件可以被動匹配GPS和加速度計數據，在檢測到相關數據后主動提示被試在軟件中輸入相關信息，在進一步減輕被試負擔的同時增強了數據的可靠性。陳箏等利用便攜式多導生物測量儀和GPS技術進行了實景環境實時情緒感受評價研究[27]。便攜式多導生物測量儀的運用使該研究中生理數據的收集更加智能和多元。

盡管上述研究還屬于探索性質，存在如工具智能化程度不高、數據粒度比較粗糙、缺乏有力的數據處理，以及缺乏細致入微的環境監測等問題[9]，但已經初步展現EMA應用于恢復性環境領域的方法優勢。以Dunton等[28]的研究為例，其在同一研究內除分析了居住環境對體力活動的影響外，還包括了是否有他人陪伴等其他情境因素；除分析了群體水平上住區變化對體力活動的影響外，還分析了個體水平上的相應情況；此外，更重要的是實現了較長時間跨度下體力活動變化的動態觀測。

3 生態瞬時評估支持下的恢復性環境研究前景

如前所述，恢復性環境是環境體驗過程中有利于人們更好地從不良生理心理狀態及相關疾病恢復過來的物質環境。由于真實情境中環境體驗過程涉及多種因素的復合作用及其他情境因素，較之相對靜態化的傳統實驗和橫截面調查方法，EMA更加契合恢復性環境的研究[7]。事實上，該領域已有部分研究涉及EMA(如上文引用的相關研究)，但多限于具體研究場景中的方法應用(以方法設計為主)，鮮有綜述性研究。鑒于此，筆者試圖更為全面地討論EMA在恢復性環境研究中的應用前景。

3.1 細分環境類型和識別恢復性環境特征

既往恢復性環境研究存在的主要問題之一是環境細分不足，其一定程度上與所用方法本身對環境樣本量的限制有關。實驗研究旨在獨立觀察環境自變量對健康因變量的影響，這就要求一要減少環境樣本以降低難度，二要對其他干擾因素進行控制，如此往往容易忽略真實情境中其他可能的重要因素[7，18]。例如，過去主要關注以自然環境為主體的景觀環境，而建成環境中可為人們帶來精神和審美體驗的美術館、博物館等常被忽略[30]。再如，目前多聚焦于視覺環境，疏于聽覺、嗅覺、觸覺等環境恢復性效益的研究[31]。同時，控制條件下單一或有限因素對個體反應的預測與現實不符，因為個體反應通常是多因素作用的結果[7]。由此，傳統實驗研究缺乏生態效度(ecological validity)，即研究能夠預測真實情境中表現的程度[18]。調查研究雖然在現實情境中開展，但因其分析單位的籠統(如基于綠地率對綠地與健康關系的分析)而無法觀察更多環境因素對健康的影響。例如，過去多圍繞住區研究綠地和健康之間的關系，但日常生活中人們經歷的環境有工作、交通、游憩等多種類型，這些環境中的綠地也有待關注[32]。

運用EMA在真實情境中并行測量個體經歷的環境及生理心理狀態，不僅可以在宏觀層面識別不同環境類型的恢復性效益，還有機會在微觀層面識別使一處環境具有恢復性的具體環境特征，亦有機會識別如噪聲、擁擠等對健康不利的因素[7]。此外，該方法還可同時測量可能對健康產生影響的個體因素，將有助于厘清環境因素、個體因素和健康結果三者間的關系。例如，研究指出臨近住區綠地的健康效益可能源于綠地對體力活動的影響[33]，或是綠地本身的減壓效益[34]，而環境因素(臨近綠地)和個體因素(體力活動)常常相互依賴并均對人的健康具有一定影響，利用傳統方法很難厘清其間的復雜關系。隨著智能工具的出現及其精度的不斷提高，對個體所經歷環境的動態測量成為可能。如可穿戴影音記錄儀(wearable video and audio recordings)可通過定期自動拍照和聲音片段收集分析個體的活動類型、陪伴狀態，以及所處地點的環境狀況等[26]；全球定位系統(Global Positioning System，GPS)不僅可以定位當前位置，還可以記錄連續的時間-地點信息，在此基礎上輔以GIS數據則可定量分析個體所處地點的綠量等環境狀況[10]。對環境信息的動態測量意味著可收集連續的環境數據，而不是傳統方法收集的碎片化數據。

3.2 彌合短期-長期恢復性環境效益

除了應對環境細分不足的問題，EMA還有利于探索短期和長期恢復性環境效益之間的關系，從而揭示恢復性環境的作用機制。以“自然-壓力-健康”這一典型機制為例，過去主要依賴于橫截面調查研究證據，然而橫截面研究僅表明相關關系而非因果關系，這種相關關系易受選擇效應(selection effect)的影響而較為脆弱，如更多低壓力人群選擇居住在綠化水平較高的社區亦能形成二者的積極關系[18，35]。盡管該路徑中“自然-壓力”的關系可以通過實驗方法確認，但是過去相關研究多數聚焦于急性壓力(acute stress)。越來越多有關壓力的研究表明，慢性壓力(prolonged stress)才是導致疾病的主要原因[7]。慢性壓力是持續認知的結果，是對過去壓力事件的反思和對未來壓力事件的擔憂等共同作用下產生的一種持續時間長、強度中等的壓力類型，很難在相對短時的實驗研究中重現[7]。也就是說，自然-慢性壓力之間的關系還有待研究，以進一步揭示自然暴露與壓力水平進而與健康結果的關系。

由于對壓力事件的反思和擔憂是日常生活的固有部分，旨在真實情境中捕捉變量瞬時狀態的EMA將適用于自然暴露-慢性壓力關系的研究。對此，可通過對壓力及其發生背景(所處環境、自身狀況及其他情境等)的持續追蹤實現。在研究設計方面，采用相對較短的周期(如1～2周)觀測壓力及其發生背景可能是連接短期減壓效益(實驗研究結果)和長期健康效益(橫截面研究結果)的第一步。為了獲取更加可靠的結果，還需長期監測環境背景和壓力及健康之間的關系。這就要求研究期間應特別注意保持參與者的積極性。對此，借助可穿戴生物傳感器等新技術可實現更加連續和隱秘的動態測量。總體而言，此類研究需要參與者與研究者的長期配合，并需要研究團隊開發出使上述操作更加簡易的EMA技術。

3.3 實現個體內的恢復性環境效益觀察

傳統實驗和橫截面調查方法一般只能實現非常有限片段的數據收集(如獲取實驗前、中、后3個片段數據)，有限片段的數據不足以支持個體水平上的統計分析，因此只能就群體而論[7]。基于群體的研究結論常常忽略個體差異，如過去心理學領域的普遍結論是壓力增加導致身心不適、抱怨增加，而近期針對功能性軀體不適人群的研究顯示，壓力與身心不適和抱怨之間并無明確關系[36]。以此類推，恢復性環境研究中自然暴露與健康效益的關系亦可能因人而異。事實上，已有研究對此予以實證，如Jiang等發現男性被試壓力水平與街道樹冠蓋度之間呈顯著倒U形關系，而女性被試則不具備此關系，不過該結論仍屬于群體水平的研究結論[23]。

表1 恢復性環境研究方法特征總結

相對于傳統方法，在真實情境中多次重復測量個體反應的另一優勢是可實現個體內(within person)的連續數據收集，而不僅僅停留在個體間(between person)[7]。因此，EMA方法同時支持個體和群體2個水平上的研究。個體水平上的恢復性環境研究，將可能用于檢驗自然環境的恢復性效益是否具有普遍性、是否只有特定的人能從中獲益，甚或某些人不能從自然暴露中獲益或獲得相反的效益。這些問題的確認，對精細化的恢復性環境設計具有重要意義。另外，無論個體還是群體，對自然暴露和健康相關指標瞬時狀態的連續記錄可能發現指標的變化規律，在此基礎上輔以時間序列分析等先進的數據統計分析，可能揭示環境-健康之間的動態關系，進而確認以下問題[37]：只有在資源消耗或壓力之后才會產生恢復性效益，抑或是接觸自然也有助于緩沖未來的負面事件？多長時間的恢復性環境暴露才能獲益？恢復性環境獲益多長時間即消失？以上幾方面是否存在個體間的差異？

3.4 小結

以上從細分環境類型和識別恢復性環境特征、彌合短期-長期恢復性環境效益，以及實現個體內的恢復性環境效益觀察3個具有代表性的方面，討論了EMA支持下的恢復性環境研究的可能性。結合前文關于恢復性環境既往研究的述評，進一步對實驗、橫截面調查及EMA方法特征進行總結(表1)。

4 結語

恢復性環境研究以積極視角探索人-環境交互過程對健康的影響，根本目的在于厘清其間的復雜關系并在實踐中加以應用。既往“化繁為簡”的研究一定程度上證實了以自然環境為主體的景觀環境對人類健康的恢復性作用，但仍遺留諸多突出問題，如效益動態變化過程不明、環境特征細分不足等。這些問題的解決對既往研究空缺的彌補，特別是當今城市“人多地少”(城市人口多、城市綠地少)、健康問題突出背景下規劃設計實踐中恢復性環境效益的轉譯和提升至關重要[38]。

針對上述問題，本文對生態瞬時評估及其助力恢復性環境研究的3個重點方面進行了初步介紹和討論，其中仍有諸多不足之處。值得指出的是，目前該方法總體上還處于理論探索階段，已有的應用研究多限于方法本身在具體場景中的研究設計。之所以如此，主要原因一是目前還較為缺乏能夠細化測量環境信息的移動傳感技術，二是該方法涉及海量數據處理，相應的統計分析方法和算法還有待開發。