Physiologische Reaktionen werden durch die Qualität der Innenraumumgebung beeinflusst:

Im Durchschnitt verbringen Menschen etwa 90 % ihrer Zeit in Gebäuden und verbrauchen enorme Mengen an Energie, um eine komfortable Innenraumumgebung aufrechtzuerhalten.

Der Großteil der in Gebäuden verbrauchten Energie wird für die Aufrechterhaltung der Qualität der Innenraumumgebung (IEQ) verwendet, und eine übermäßige Reduzierung des Energieverbrauchs kann die IEQ für ein komfortables Leben beeinträchtigen (De Rosa et al., 2014). Daher ist es in der modernen Gesellschaft unerlässlich, den Energieverbrauch in Gebäuden zu minimieren und gleichzeitig eine zufriedenstellende IEQ zu gewährleisten (ˇSujanov´a et al., 2019).

Inzwischen entwickeln sich Technologien und Methoden zur Überwachung des Energieverbrauchs stetig weiter. Energiemanagementsysteme helfen, die Energieeffizienz zu steigern, und es wird erwartet, dass in Zukunft effizientere Prozesse und innovative Technologien entstehen (Aliero et al., 2022). Frühere Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Energieverbrauch durch die Visualisierung des Energieverbrauchs mittels Augmented Reality (AR)-Technologie reduziert werden kann (Bekaro et al., 2018).

Augmented Reality (AR) entwickelt sich rasch zu einem transformativen Werkzeug in der naturwissenschaftlichen Bildung, insbesondere um komplexe biologische Systeme wie das Gehirn für Schüler*innen zugänglicher zu machen. Eine besonders interessante Anwendung ist die Nutzung von AR zur Simulation kognitiver und neurologischer Reaktionen auf Licht, wie Pupillenerweiterung, Reaktionszeit und simulierte neuronale Aktivität. Dies sind wichtige Indikatoren dafür, wie das Gehirn Umgebungslichtreize verarbeitet und sein Verhalten entsprechend anpasst.

Lichtaussetzung löst verschiedene physiologische und neurologische Reaktionen im Gehirn aus. Zum Beispiel aktiviert Licht, das ins Auge fällt, die retinalen Photorezeptoren und löst eine Kaskade aus, die Gehirnregionen erreicht, die für Wachsamkeit und die Regulierung des zirkadianen Rhythmus verantwortlich sind. Eine gut dokumentierte Reaktion ist die Veränderung der Pupillengröße, die sowohl die Helligkeit als auch die kognitive Anstrengung widerspiegelt. Wie Mathôt (2018) erklärt, bietet die Pupillometrie, das Messen des Pupillendurchmessers, einen Einblick in die kognitive Belastung und die sensorische Verarbeitung und ist somit ein wertvolles Instrument zur Untersuchung der Gehirnfunktion unter wechselnden Lichtbedingungen.

Obwohl AR-Plattformen keine Gehirnaktivität direkt aufzeichnen können, können sie so programmiert werden, dass sie neurologische Ergebnisse auf Grundlage etablierter wissenschaftlicher Daten simulieren. Die Forschung von Chang et al. (2012) zeigte, dass selbst kurze Lichtaussetzungen die kognitive Wachsamkeit deutlich steigern und die subjektive Müdigkeit verändern können – Erkenntnisse, die in interaktive AR-Umgebungen eingebettet werden können, um realistische kognitive Effekte zu modellieren. 

Abbildung 9. AR-Werkzeuge, Quelle: https://delta2020.com/blog/142-how-augmented-and-virtual-reality-could-help-bring-the-classroom-to-life  

Im menschenzentrierten Design ist es entscheidend, zu berücksichtigen, wie die Innenraumumgebung sowohl physiologische als auch kognitive Reaktionen beeinflusst. Elemente wie Beleuchtung, thermischer Komfort, Luftqualität und Akustik haben einen erheblichen Einfluss auf den Komfort, die Produktivität und das Wohlbefinden der Nutzer*innen (Al Horr et al., 2016; Frontczak & Wargocki, 2011). Diese Umweltfaktoren beeinflussen, wie sich Menschen körperlich fühlen und wirken sich auf die kognitive Funktion, Aufmerksamkeit und emotionale Zustände aus. Beispielsweise fanden Mendell und Heath (2005) heraus, dass die Qualität der Innenraumumgebung in Schulen die Leistung und Gesundheit der Schüler*innen direkt beeinflusst und unterstreichen damit die Notwendigkeit, die Nutzererfahrung im Gebäudedesign zu priorisieren.

Neuere Erkenntnisse zeigten, dass die Visualisierung des Energieverbrauchs durch AR die subjektive Zufriedenheit mit der Innenraumumgebungsqualität (IEQ) nicht signifikant beeinflusst, während der Energieverbrauch im Innenraum reduziert wird. Ein AR-System überwacht die Reaktionen und das Verhalten der Nutzer*innen, um den Energieverbrauch zu verändern. Dennoch ist es auch wichtig, die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf die Zufriedenheit der Nutzer*innen zu untersuchen, da die IEQ die Zufriedenheit, Gesundheit und Produktivität der Nutzer*innen erheblich beeinflusst (Mirzaei et al., 2020). Zu diesen physiologischen Reaktionen gehören die Herzfrequenzvariabilität (HRV), das Elektroenzephalogramm (EEG), die elektrodermale Aktivität (EDA) und die Hauttemperatur (SKT), die in vielen Studien zur IEQ verwendet werden, um die subjektive Zufriedenheit der Nutzer*innen quantitativ zu bewerten (Sun et al., 2020).