Looking at buildings can actually give people headaches. Here’s why

Looking at buildings can actually give people a headache. that's why

Die Straßen sind mit flachem grauem Beton gesäumt, mit Fenstern, die sich wiederholende Glasintervalle innerhalb der massiven Ziegelwände bilden. Überall, wo man hinschaut, sieht man eintönige, gerade Linien, in denen die Augen keinen Platz zum Ausruhen haben. Dies mag wie ein oberflächliches Problem erscheinen, aber unsere Forschung hat ergeben, dass das Betrachten von Stadtlandschaften tatsächlich Kopfschmerzen verursachen kann.

Im Laufe von Zehntausenden von Jahren hat sich das menschliche Gehirn entwickelt, um Szenen in der natürlichen Welt effizient zu verarbeiten. Doch der Großstadtdschungel stellt eine größere Herausforderung für das Gehirn dar, da er sich wiederholende Muster enthält.

Der Mathematiker Jean-Baptiste Joseph Fourier zeigte, dass wir uns eine Szene als ein Muster aus zusammengefügten Streifen unterschiedlicher Größe, Ausrichtung und Position vorstellen können. Diese Moden werden Fourier-Komponenten genannt.

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In der Natur gilt als Faustregel, dass Komponenten mit niedriger Ortsfrequenz (große Streifen) einen hohen Kontrast aufweisen, während Komponenten mit hoher Ortsfrequenz (kleine Streifen) einen geringeren Kontrast aufweisen. Diese einfache Beziehung zwischen Ortsfrequenz und Kontrast können wir als „natürliche Regel“ bezeichnen. Einfach ausgedrückt neigen Streifen in natürlichen Szenen dazu, sich gegenseitig auszugleichen, sodass bei der Addition keine Streifen im Bild erscheinen.

Dies ist jedoch im städtischen Umfeld nicht der Fall. Städtische Szenen verstoßen gegen die Regeln der Natur: Aufgrund der häufigen Verwendung von Designelementen wie Fenstern, Treppen und Geländern neigen sie dazu, regelmäßige, sich wiederholende Muster aufzuweisen. Solche regelmäßigen Muster sind in der Natur selten zu sehen.

Da die sich wiederholenden Muster der Stadtarchitektur gegen die Regeln der Natur verstoßen, ist es für das menschliche Gehirn schwieriger, sie effizient zu verarbeiten. Und da es nicht einfach ist, mit städtischen Landschaften zu arbeiten, sind sie auch nicht sehr angenehm anzusehen. Einige Muster, wie zum Beispiel Streifen auf Fußmatten, Teppichen und Treppenstufen von Rolltreppen, können Kopfschmerzen und sogar Krampfanfälle auslösen.

Zu diesen Schlussfolgerungen gelangten wir, indem wir gemessen haben, wie effizient das Gehirn Bilder von natürlichen und städtischen Szenen verarbeitet. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Effizienz zu messen: Die erste besteht darin, ein einfaches Computermodell von Nervenzellen zu erstellen, das berechnet, was wir sehen.

Ein Modell wurde von Paul Hibbard (University of Essex) und Louise O’Hare (University of Lincoln) konstruiert, das andere von Olivier Penacchio und Kollegen an der University of St. Andrews. Beide Modelle legen nahe, dass die Nervenzellaktivität zunimmt und die Verteilung weniger spärlich wird, wenn das Gehirn Bilder verarbeitet, die von natürlichen Regeln abweichen. Mit anderen Worten: Das Gehirn muss mehr Energie aufwenden, um solche Bilder zu verarbeiten.

Für unsere eigene Forschung haben Olivier und ich ein Computerprogramm entwickelt, das messen konnte, wie gut Bilder den Regeln der Natur gehorchten. Nachdem wir das Programm ausgeführt hatten, stellten wir fest, dass Abweichungen von natürlichen Regeln vorhersagen, wie unwohl sich Menschen beim Betrachten eines bestimmten Bildes fühlen werden – sei es das Bild eines Gebäudes oder eines Kunstwerks.

Anschließend analysierten wir Bilder von Mehrfamilienhäusern und stellten fest, dass die Gestaltung der Gebäude in den letzten hundert Jahren zunehmend von den Naturgesetzen abgewichen ist; von Jahr zu Jahr entstehen immer mehr Streifen, wodurch die Gebäude immer ungemütlicher wirken.

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Eine andere Möglichkeit, die Effizienz der visuellen Prozesse des Gehirns zu messen, besteht darin, die Menge an Sauerstoff zu messen, die vom visuellen Teil des Gehirns im Hinterkopf verbraucht wird. Wenn das Gehirn Sauerstoff verbraucht, ändert es seine Farbe. Wir können diese Veränderungen verfolgen, indem wir Infrarotlicht auf die Kopfhaut strahlen lassen und das Streulicht messen, das vom Gehirn und Schädel zurückreflektiert wird. Typischerweise ist der Sauerstoffverbrauch höher, wenn Menschen unangenehme Bilder betrachten, beispielsweise Stadtszenen.

Wir fanden heraus, dass Naturgesetze nicht nur das von Computermodellen vorgeschlagene Ausmaß der Beschwerden vorhersagen können, sondern auch die Menge an Sauerstoff, die das Gehirn verbraucht. Das heißt, unser Gehirn verbraucht mehr Sauerstoff, wenn wir Szenen sehen, die von den Regeln abweichen. Da Kopfschmerzen häufig mit einem übermäßigen Sauerstoffverbrauch einhergehen, könnte dies erklären, warum bestimmte Designs Kopfschmerzen verursachen.

Menschen, die unter Migräne leiden, sind besonders anfällig für Beschwerden, die durch sich wiederholende Muster verursacht werden. Diese Modi erhöhen den Sauerstoffverbrauch (der für Migränepatienten bereits ungewöhnlich hoch ist). Diese Muster können Kopfschmerzen verursachen und Kopfschmerzen verursachen. Tatsächlich können einige Menschen mit Migräne in einigen modernen Büros nicht arbeiten, da diese Muster jedes Mal, wenn sie das Gebäude betreten, Kopfschmerzen verursachen.

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Vielleicht ist es an der Zeit, die Naturgesetze in die Software zu integrieren, mit der Gebäude und Büros entworfen werden. Oder Innenarchitekten können die Wandgestaltung, Jalousien und Teppiche, die sie installieren, ändern, um zu vermeiden, dass dem Innenraum noch mehr Streifen hinzugefügt werden.

Natürlich sind einige sich wiederholende Muster eine unvermeidliche Folge des modularen Aufbaus. Viele der Streifen sind jedoch völlig unnötig und dienen lediglich als Designmerkmal – um die Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen. Leider kann es auch passieren, dass sie sich den Kopf stoßen.