Bases metodológicas para una nueva plataforma de medida del comportamiento humano en entornos virtuales

[ES] Para evaluar la funcionalidad y el rendimiento de un espacio se analiza el comportamiento de sus usuarios. Este se ha medido tradicionalmente a partir de encuestas y observación, con las limitaciones de tratarse de valoraciones subjetivas, influenciadas por el entrevistador y/o observador, y, en el caso de la observación, evaluar el espacio a posteriori, una vez ejecutado el proyecto. Hoy en día, la realidad virtual solventa estos problemas, al ser capaz de representar escenarios de forma realista, inmersiva e interactiva, permitiendo analizar con un bajo coste el comportamiento de los usuarios antes de que se ejecuten los proyectos, en un entorno controlado. El presente artículo presenta las bases metodológicas para una nueva plataforma de medida del comportamiento humano en entornos virtuales, que ayudará en la toma de decisiones a través de la pre-evaluación de los espacios antes de ser ejecutados. Se define una metodología aplicable con la tecnología actual, a partir de la cual se obtendrán métricas con las que optimizar la funcionalidad y el rendimiento de espacios de futura construcción o remodelación de los ya existentes. La herramienta es transversal ya que puede aplicarse a cualquier proyecto que tenga como elemento fundamental el tránsito de personas, ya sean espacios comerciales, culturales, dotacionales o de ocio, y se presentan diferentes ejemplos de aplicación práctica.[EN] Human behavior is analyzed to evaluate the functionality and efficiency of a public space. It was classically measured from surveys and observation, however, those measurements have some limitations. Firstly, they are subjective valuations and are influenced by the interviewer and/or the observer. In addition, the observation oblige us to make that evaluation subsequently, when the project has been executed. Nowadays, virtual reality resolves those problems as a result of its capacity to represent scenarios on a realistic, immersive and interactive way. It allows to analyze human behaviour before the execution of projects at a low cost and controlled way. This article presents the methodological bases for a new platform for measuring human behaviour in virtual environments. It will assist in the decision-making process through the pre-evaluation of different spaces before being executed. An applicable methodology were explained from which metrics are created and it allows to optimize functionality and efficiency of a new construction or remodeling. This is a cross-wise platform and can be applied to any project where the human transit is a central element: commercial, cultural, dotacional or leisure spaces. Different applied examples in study were presented.The present research has been financed by the Ministry of Economy and Competitiveness. Spain (project TIN2013-45736-R).Marín-Morales, J.; Torrecilla-Moreno, C.; Guixeres Provinciale, J.; Llinares Millán, MDC. (2017). Methodological bases for a new platform for the measurement of human behaviour in virtual environments. DYNA: Ingeniería e Industria. 92(1):34-38. https://doi.org/10.6036/7963S343892

Navigation Comparison between a Real and a Virtual Museum: Time-dependent Differences using a Head Mounted Display

[EN] The validity of environmental simulations depends on their capacity to replicate responses produced in physical environments. However, very few studies validate navigation differences in immersive virtual environments, even though these can radically condition space perception and therefore alter the various evoked responses. The objective of this paper is to validate environmental simulations using 3D environments and head-mounted display devices, at behavioural level through navigation. A comparison is undertaken between the free exploration of an art exhibition in a physical museum and a simulation of the same experience. As a first perception validation, the virtual museum shows a high degree of presence. Movement patterns in both `museums¿ show close similarities, and present significant differences at the beginning of the exploration in terms of the percentage of area explored and the time taken to undertake the tours. Therefore, the results show there are significant time-dependent differences in navigation patterns during the first 2 minutes of the tours. Subsequently, there are no significant differences in navigation in physical and virtual museums. These findings support the use of immersive virtual environments as empirical tools in human behavioural research at navigation level.This work was supported by the Ministerio de Economía y Competitividad de España (Project TIN2013-45736-R); Dirección General de Tráfico, Ministerio del Interior de España (Project SPIP2017-02220); and the Institut Valencià d’Art Modern.Marín-Morales, J.; Higuera-Trujillo, JL.; Juan-Ripoll, CD.; Llinares Millán, MDC.; Guixeres Provinciale, J.; Iñarra Abad, S.; Alcañiz Raya, ML. (2019). Navigation Comparison between a Real and a Virtual Museum: Time-dependent Differences using a Head Mounted Display. Interacting with Computers. 31(2):208-220. https://doi.org/10.1093/iwc/iwz018S20822031

Psychological and physiological human responses to simulated and real environments: A comparison between Photographs, 360° Panoramas, and Virtual Reality

[EN] Psychological research into human factors frequently uses simulations to study the relationship between human behaviour and the environment. Their validity depends on their similarity with the physical environments. This paper aims to validate three environmental-simulation display formats: photographs, 360° panoramas, and virtual reality. To do this we compared the psychological and physiological responses evoked by simulated environments set-ups to those from a physical environment setup; we also assessed the users' sense of presence. Analysis show that 360° panoramas offer the closest to reality results according to the participants' psychological responses, and virtual reality according to the physiological responses. Correlations between the feeling of presence and physiological and other psychological responses were also observed. These results may be of interest to researchers using environmental-simulation technologies currently available in order to replicate the experience of physical environments.This work was supported by the Ministerio de Economia y Competitividad. Spain (Project TIN2013-45736-R).Higuera-Trujillo, JL.; López-Tarruella Maldonado, J.; Llinares Millán, MDC. (2017). Psychological and physiological human responses to simulated and real environments: A comparison between Photographs, 360° Panoramas, and Virtual Reality. Applied Ergonomics. 65:398-409. https://doi.org/10.1016/j.apergo.2017.05.006S3984096

Modelling human emotions using immersive virtual reality, physiological signals and behavioural responses

Tesis por compendio[ES] El uso de la realidad virtual (RV) se ha incrementado notablemente en la comunidad científica para la investigación del comportamiento humano. En particular, la RV inmersiva ha crecido debido a la democratización de las gafas de realidad virtual o head mounted displays (HMD), que ofrecen un alto rendimiento con una inversión económica. Uno de los campos que ha emergido con fuerza en la última década es el Affective Computing, que combina psicofisiología, informática, ingeniería biomédica e inteligencia artificial, desarrollando sistemas que puedan reconocer emociones automáticamente. Su progreso es especialmente importante en el campo de la investigación del comportamiento humano, debido al papel fundamental que las emociones juegan en muchos procesos psicológicos como la percepción, la toma de decisiones, la creatividad, la memoria y la interacción social. Muchos estudios se han centrado en intentar obtener una metodología fiable para evocar y automáticamente identificar estados emocionales, usando medidas fisiológicas objetivas y métodos de aprendizaje automático. Sin embargo, la mayoría de los estudios previos utilizan imágenes, audios o vídeos para generar los estados emocionales y, hasta donde llega nuestro conocimiento, ninguno de ellos ha desarrollado un sistema de reconocimiento emocional usando RV inmersiva. Aunque algunos trabajos anteriores sí analizan las respuestas fisiológicas en RV inmersivas, estos no presentan modelos de aprendizaje automático para procesamiento y clasificación automática de bioseñales. Además, un concepto crucial cuando se usa la RV en investigación del comportamiento humano es la validez: la capacidad de evocar respuestas similares en un entorno virtual a las evocadas por el espacio físico. Aunque algunos estudios previos han usado dimensiones psicológicas y cognitivas para comparar respuestas entre entornos reales y virtuales, las investigaciones que analizan respuestas fisiológicas o comportamentales están mucho menos extendidas. Según nuestros conocimientos, este es el primer trabajo que compara entornos físicos con su réplica en RV, empleando respuestas fisiológicas y algoritmos de aprendizaje automático y analizando la capacidad de la RV de transferir y extrapolar las conclusiones obtenidas al entorno real que se está simulando. El objetivo principal de la tesis es validar el uso de la RV inmersiva como una herramienta de estimulación emocional usando respuestas psicofisiológicas y comportamentales en combinación con algoritmos de aprendizaje automático, así como realizar una comparación directa entre un entorno real y virtual. Para ello, se ha desarrollado un protocolo experimental que incluye entornos emocionales 360º, un museo real y una virtualización 3D altamente realista del mismo museo. La tesis presenta novedosas contribuciones del uso de la RV inmersiva en la investigación del comportamiento humano, en particular en lo relativo al estudio de las emociones. Esta ayudará a aplicar metodologías a estímulos más realistas para evaluar entornos y situaciones de la vida diaria, superando las actuales limitaciones de la estimulación emocional que clásicamente ha incluido imágenes, audios o vídeos. Además, en ella se analiza la validez de la RV realizando una comparación directa usando una simulación altamente realista. Creemos que la RV inmersiva va a revolucionar los métodos de estimulación emocional en entornos de laboratorio. Además, su sinergia junto a las medidas fisiológicas y las técnicas de aprendizaje automático, impactarán transversalmente en muchas áreas de investigación como la arquitectura, la salud, la evaluación psicológica, el entrenamiento, la educación, la conducción o el marketing, abriendo un nuevo horizonte de oportunidades para la comunidad científica. La presente tesis espera contribuir a caminar en esa senda.[EN] In recent years the scientific community has significantly increased its use of virtual reality (VR) technologies in human behaviour research. In particular, the use of immersive VR has grown due to the introduction of affordable, high performance head mounted displays (HMDs). Among the fields that has strongly emerged in the last decade is affective computing, which combines psychophysiology, computer science, biomedical engineering and artificial intelligence in the development of systems that can automatically recognize emotions. The progress of affective computing is especially important in human behaviour research due to the central role that emotions play in many background processes, such as perception, decision-making, creativity, memory and social interaction. Several studies have tried to develop a reliable methodology to evoke and automatically identify emotional states using objective physiological measures and machine learning methods. However, the majority of previous studies used images, audio or video to elicit emotional statements; to the best of our knowledge, no previous research has developed an emotion recognition system using immersive VR. Although some previous studies analysed physiological responses in immersive VR, they did not use machine learning techniques for biosignal processing and classification. Moreover, a crucial concept when using VR for human behaviour research is validity: the capacity to evoke a response from the user in a simulated environment similar to the response that might be evoked in a physical environment. Although some previous studies have used psychological and cognitive dimensions to compare responses in real and virtual environments, few have extended this research to analyse physiological or behavioural responses. Moreover, to our knowledge, this is the first study to compare VR scenarios with their real-world equivalents using physiological measures coupled with machine learning algorithms, and to analyse the ability of VR to transfer and extrapolate insights obtained from VR environments to real environments. The main objective of this thesis is, using psycho-physiological and behavioural responses in combination with machine learning methods, and by performing a direct comparison between a real and virtual environment, to validate immersive VR as an emotion elicitation tool. To do so we develop an experimental protocol involving emotional 360º environments, an art exhibition in a real museum, and a highly-realistic 3D virtualization of the same art exhibition. This thesis provides novel contributions to the use of immersive VR in human behaviour research, particularly in relation to emotions. VR can help in the application of methodologies designed to present more realistic stimuli in the assessment of daily-life environments and situations, thus overcoming the current limitations of affective elicitation, which classically uses images, audio and video. Moreover, it analyses the validity of VR by performing a direct comparison using highly-realistic simulation. We believe that immersive VR will revolutionize laboratory-based emotion elicitation methods. Moreover, its synergy with physiological measurement and machine learning techniques will impact transversely in many other research areas, such as architecture, health, assessment, training, education, driving and marketing, and thus open new opportunities for the scientific community. The present dissertation aims to contribute to this progress.[CA] L'ús de la realitat virtual (RV) s'ha incrementat notablement en la comunitat científica per a la recerca del comportament humà. En particular, la RV immersiva ha crescut a causa de la democratització de les ulleres de realitat virtual o head mounted displays (HMD), que ofereixen un alt rendiment amb una reduïda inversió econòmica. Un dels camps que ha emergit amb força en l'última dècada és el Affective Computing, que combina psicofisiologia, informàtica, enginyeria biomèdica i intel·ligència artificial, desenvolupant sistemes que puguen reconéixer emocions automàticament. El seu progrés és especialment important en el camp de la recerca del comportament humà, a causa del paper fonamental que les emocions juguen en molts processos psicològics com la percepció, la presa de decisions, la creativitat, la memòria i la interacció social. Molts estudis s'han centrat en intentar obtenir una metodologia fiable per a evocar i automàticament identificar estats emocionals, utilitzant mesures fisiològiques objectives i mètodes d'aprenentatge automàtic. No obstant això, la major part dels estudis previs utilitzen imatges, àudios o vídeos per a generar els estats emocionals i, fins on arriba el nostre coneixement, cap d'ells ha desenvolupat un sistema de reconeixement emocional mitjançant l'ús de la RV immersiva. Encara que alguns treballs anteriors sí que analitzen les respostes fisiològiques en RV immersives, aquests no presenten models d'aprenentatge automàtic per a processament i classificació automàtica de biosenyals. A més, un concepte crucial quan s'utilitza la RV en la recerca del comportament humà és la validesa: la capacitat d'evocar respostes similars en un entorn virtual a les evocades per l'espai físic. Encara que alguns estudis previs han utilitzat dimensions psicològiques i cognitives per a comparar respostes entre entorns reals i virtuals, les recerques que analitzen respostes fisiològiques o comportamentals estan molt menys esteses. Segons els nostres coneixements, aquest és el primer treball que compara entorns físics amb la seua rèplica en RV, emprant respostes fisiològiques i algorismes d'aprenentatge automàtic i analitzant la capacitat de la RV de transferir i extrapolar les conclusions obtingudes a l'entorn real que s'està simulant. L'objectiu principal de la tesi és validar l'ús de la RV immersiva com una eina d'estimulació emocional usant respostes psicofisiològiques i comportamentals en combinació amb algorismes d'aprenentatge automàtic, així com realitzar una comparació directa entre un entorn real i virtual. Per a això, s'ha desenvolupat un protocol experimental que inclou entorns emocionals 360º, un museu real i una virtualització 3D altament realista del mateix museu. La tesi presenta noves contribucions de l'ús de la RV immersiva en la recerca del comportament humà, en particular quant a l'estudi de les emocions. Aquesta ajudarà a aplicar metodologies a estímuls més realistes per a avaluar entorns i situacions de la vida diària, superant les actuals limitacions de l'estimulació emocional que clàssicament ha inclòs imatges, àudios o vídeos. A més, en ella s'analitza la validesa de la RV realitzant una comparació directa usant una simulació altament realista. Creiem que la RV immersiva revolucionarà els mètodes d'estimulació emocional en entorns de laboratori. A més, la seua sinergia al costat de les mesures fisiològiques i les tècniques d'aprenentatge automàtic, impactaran transversalment en moltes àrees de recerca com l'arquitectura, la salut, l'avaluació psicològica, l'entrenament, l'educació, la conducció o el màrqueting, obrint un nou horitzó d'oportunitats per a la comunitat científica. La present tesi espera contribuir a caminar en aquesta senda.Marín Morales, J. (2020). Modelling human emotions using immersive virtual reality, physiological signals and behavioural responses [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/148717TESISCompendi

Cooperative optimization of compartment air flows using agent-based measuring-, operation- and control-techniques within a Computational Steering environment

Die Planung eines Bauwerks im konstruktiven Ingenieurbau erfordert zur Vermeidung von Konstruktionsfehlern eine enge Kooperation zwischen den beteiligten Fachplanern. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Ansatz verfolgt, durch eine kooperative und interaktive Simulation von Entwurfs- und Konstruktionsvarianten der einzelnen Fachmodelle mit gleichzeitiger Visualisierung ihrer Zielfunktionswerte über einen gemeinsamen virtuellen Entwurfsraum eine gegenseitige Verständigung zu verbessern. Durch die schrittweise Modifizierung der einzelnen Fachmodelle, welche in einem IFC Produktmodell vorgehalten werden, ist die interaktive Optimierung des Modells möglich. Der virtuelle Entwurfsraum wird als Softwarelösung realisiert und koppelt Module zur dreidimensionalen Modellierung, Simulation und Visualisierung, welche für einen interaktiven Prozessablauf über automatisierte Schnittstellen verknüpft sind. Ein CAD-System wird zur Modellierung eingesetzt, ein CFD-Kern ermöglicht die Optimierung von Raumluftströmungen unter Berücksichtigung des Klimakomforts. Eine Multi-User-Umgebung erlaubt den vernetzten Zugriff der Fachplaner. Interaktive Elemente des Entwurfsraums wurden durch die Verwendung des Computational Steering Ansatzes unter Einbezug einer Virtual Reality Umgebung sowie einer Großrechenanlage realisiert. Das als Datenbasis eingesetzte IFC Produktmodell wird über einen automatisierten Modelltransfer in ein für den Simulationskern ein interpretierbares Berechnungsmodell abgeleitet, welches auch für die Strömungssimulation notwendige Randbedingungen beinhaltet. Der Software-Prototyp ermöglicht die Konzeption von HVAC-Systemen. Hierbei werden mess-, steuer- und regeltechnische Prozesse einer Klimaanlageninstallation emuliert und mit dem Entwurfsraum gekoppelt. Durch sensorisch erfasste Größen wie Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftgeschwindigkeit wird die einströmende Luft aus den Klimamodulen dynamisch angepasst. Dies erfolgt durch den Einsatz von Software-Agenten.Functional Design of complex CAE objects in civil engineering requires a close co-operation of specialists in various disciplines. An automated computer-assisted system serving as a framework for this process would presuppose a consistent theoretical description of all partial models as part of an object and process oriented generalized theory about the interactions of all building components and processes. This thesis describes a heuristic strategy: A group of engineers from different disciplines come together in an interactive and virtual design space and evaluate in close cooperation the mutual implications of their specific design variants. In the course of a step-by-step modification of the partial models which are condensed into a single IFC product model, the interactive optimization of this model is potential. The virtual design space is developed as a software-prototype and is based on several linked modules for three-dimensional modeling, simulation and visualization with automated interfaces to allow an interactive process flow. The basis for the modeler is a CAD-system. A CFD-kernel allows the optimization of the airflow within a room with respect to the human wellness index. The virtual design space may externally be modified by additional engineers by utilizing a multi-user-environment. Interactive elements of the design space are introduced by utilizing a computational steering system, a virtual reality environment and a pc-cluster as compute server. The IFC product model as a data basis is transformed into an interpretable calculation model for the CFD simulation within an automated model transfer. The dynamical behavior of HVAC installations depending on the climatic conditions inside a room which is controlled by measuring-, operation- and control- techniques can be emulated by interactive software-agents, which are bidirectionally coupled with the simulation kernel and wrap the HVAC objects of the modeler

NeuroArquitectura: nuevas métricas para el diseño arquitectónico a través del uso de neurotecnologías

Tesis por compendio[ES] La dependencia del entorno lleva a adaptar el espacio a las necesidades. En este sentido, desde que la arquitectura apareciese se han producido sucesivos actos de ordenación del espacio. El resultado es el espacio construido actual. De forma que, al igual que el entorno natural, la arquitectura también tiene importantes efectos en el ser humano. Estos efectos se han abordado a través de diferentes esfuerzos teóricos y prácticos, recibiendo más atención aquellas cuestiones más susceptibles de ser objetivadas. Así, existe un amplio bagaje sobre variados aspectos constructivos que han cristalizado en estándares y normas técnicas. Sin embargo, no son los únicos efectos. También son críticas las cuestiones relacionadas con los efectos sobre el procesamiento y valoración de la información (cognición), y las consecuentes reacciones adaptativas (emoción). Que haya sido sistemáticamente más difícil de estudiar, ha dado lugar a un menor recorrido al respecto. La consciencia sobre esta necesidad, no obstante, no es algo nuevo. La idea de que la dimensión cognitivo-emocional también pueda y deba ser apoyada desde el diseño arquitectónico ha sido foco de reflexiones e investigaciones. Entre ellas, desde: la geometría, la fenomenología del espacio, la geografía de la experiencia, la filosofía, y la psicología; cada una con sus metodologías, de carácter cuantitativo o cualitativo. De alguna forma, estas aproximaciones "tradicionales" se han ido encadenando y combinando para resolver algunos de sus condicionantes específicos. Dilatadamente desarrolladas, ofrecen un cuerpo experimentado para estudiar la dimensión cognitivo-emocional de la arquitectura. Sin embargo, las aproximaciones tradicionales suelen contar con limitaciones derivadas fundamentalmente de dos asuntos: 1) los estímulos presentados; y 2) las evaluaciones empleadas. Por un lado, los estímulos habitualmente empleados son fotografías y vídeos; formatos que carecen de interactividad. Este empobrecimiento de la experiencia puede ser crítico; al diferir la simulación ambiental de la realidad, los resultados también podrían estar distorsionados. Por otro lado, las evaluaciones usualmente se basan en el auto-reporte; sistemas de evaluación que son propensos al sesgo, ya que sólo registran aspectos conscientes de la respuesta humana. Así, la dimensión cognitivo-emocional de la arquitectura requiere ser abarcada desde diferentes perspectivas. La interrelación entre metodologías, especialmente entre las cuantitativas y las cualitativas, puede suponer un avance significativo. De manera más reciente, han surgido nuevas herramientas para aproximarse a la dimensión cognitivo-emocional de la arquitectura. Estas, hasta cierto punto, superan las limitaciones descritas. Lo hacen a través de la incorporación de: 1) estímulos más similares a los espacios reales representados; y 2) evaluaciones más objetivas de la respuesta humana. Así, por un lado, en la actualidad existen formatos para la representación de entornos de manera realista. Por otro lado, la neurociencia y sus tecnologías aplicadas permiten registrar e interpretar las reacciones neurológicas. Sin embargo, sus potenciales no han sido suficientemente explorados en este ámbito de estudio. El objetivo de la presente Tesis Doctoral es contribuir en la investigación y diseño de la dimensión cognitivo-emocional de la arquitectura, a nivel teórico y práctico. A nivel teórico implicó una revisión bibliográfica, contextualizada y crítica, sobre el estudio cognitivo-emocional de la arquitectura desde una perspectiva amplia, considerando el conjunto de aproximaciones: las tradicionales (o base) y las nuevas. Asimismo, también se abordaron ambas aproximaciones a nivel práctico. En cuanto a las tradicionales, la finalidad fue explorar los beneficios de combinar las metodologías cuantitativas y cualitativas más usualmente empleadas. En cuanto a las nuevas, la finalidad fue validar el uso de los actuales sistemas de simulación ambiental y examinar su uso combinado con los sistemas de registro neurofisiológico.[CA] La dependència de l'entorn porta a adaptar l'espai a les necessitats. En aquest sentit, des que l'arquitectura apareguera s'han produït successius actes d'ordenació de l'espai. El resultat és l'espai construït actual. De manera que, igual que l'entorn natural, l'arquitectura també té importants efectes en l'ésser humà. Aquests efectes s'han abordat a través de diferents esforços teòrics i pràctics, rebent més atenció aquelles qüestions més susceptibles de ser objectivades. Així, existeix un ampli bagatge sobre diversos aspectes constructius que han cristal·litzat en estàndards i normes tècniques. No obstant això, no són els únics efectes que té i deu resoldre l'arquitectura. També són crítiques les qüestions relacionades amb els efectes sobre el processament i valoració de la informació (cognició), i les conseqüents reaccions adaptatives (emoció). Que haja sigut sistemàticament més difícil d'estudiar, ha donat lloc a un menor recorregut sobre aquest tema. La consciència sobre aquesta necessitat, no obstant, no és ninguna novetat. La idea que la dimensió cognitiu-emocional també puga i dega ser secundada des del disseny arquitectònic ha sigut focus de reflexions i investigacions. Entre elles, desde de: la geometria, la fenomenologia de l'espai, la geografia de l'experiència, la filosofia i la psicologia; cadascuna amb les seues metodologies, de caràcter quantitatiu o qualitatiu. D'alguna forma, aquestes aproximacions "tradicionals" o "base" s'han anat encadenant i combinant per a resoldre alguns dels seus condicionants específics. Dilatadament desenvolupades, ofereixen un cos experimentat per a estudiar la dimensió cognitiu-emocional de l'arquitectura. No obstant això, les aproximacions tradicionals solen comptar amb limitacions derivades -fonamentalment- de dos assumptes: 1) els estímuls presentats; i 2) les avaluacions emprades. D'una banda, els estímuls habitualment emprats són fotografies i vídeos; formats que manquen d'interactivitat. Aquest empobriment de l'experiència pot ser crític, ja que si la simulació ambiental difereix de la realitat, els resultats també podrien estar distorsionats. D'altra banda, les avaluacions usualment es basen en l'auto-report; sistemes d'avaluació que són propensos al biaix, ja que només registren aspectes conscients de la resposta humana. La dimensió cognitiu-emocional de l'arquitectura requereix ser abordada des de diferents perspectives. Així, la interrelació entre metodologies, especialment entre les quantitatives i les qualitatives, pot suposar un avanç significatiu. D'una manera més recent, han sorgit noves eines per a aproximar-se a la dimensió cognitiu-emocional de l'arquitectura. Aquestes, fins a un cert punt, superen les limitacions descrites. Ho fan a través de la incorporació de: 1) estímuls més similars als espais reals representats; i 2) avaluacions més objectives de la resposta humana. Així, d'una banda, en l'actualitat existeixen formats per a la representació d'entorns de manera realista. D'altra banda, la neurociència i les seues tecnologies aplicades permeten registrar i interpretar les reaccions neurològiques. No obstant això, els seus potencials no han sigut prou explorats en aquest àmbit d'estudi. L’objectiu de la present Tesi Doctoral és contribuir en la investigació i disseny de la dimensió cognitiu-emocional de l’arquitectura, a nivell teòric i pràctic. A nivell teòric va implicar una revisió bibliogràfica, contextualitzada i crítica, sobre l’estudi cognitiu-emocional de l’arquitectura des d’una perspectiva àmplia, considerant el conjunt d’aproximacions: les tradicionals (o base) i les noves. Així mateix, també es van abordar ambdues aproximacions a nivell pràctic. Quant a les tradicionals, la finalitat va ser explorar els beneficis de combinar les metodologies quantitatives i qualitatives més usualment emprades. Quant a les noves, la finalitat va ser validar l’ús dels actuals sistemes de simulació ambiental i examinar el seu ús combinat amb els sistemes de registre neurofisiològic.[EN] Dependence on the environment leads to the adaptation of space to needs. Since the advent of architecture, successive space management activities have taken place. The result is the built environment, our greatest artifact. Like the natural environment, architecture has important effects on humans. These effects have been addressed by different theoretical and practical approaches, with most attention being paid to issues more likely to be objectified. Thus, there exists extensive background on various aspects of construction that have crystallised into technical standards and regulations. However, these are not the only effects that architecture must address. Architectural design triggers brain activation, which raises critical questions about its effects on the processing and assessment of information (cognition) and consequent adaptive reactions (emotion). The fact that the effects of cognition and emotion are systematically difficult to study means that there has been less research in this area. The awareness of the need for more research, however, is not new. The idea that the cognitive-emotional dimension can and should be supported by architectural design has been the focus of earlier thinking and research. The issue has not always been approached from a solely architectural perspective. Among these are geometry, the phenomenology of space, geographical experience, philosophy, and psychology. Each approach has its methodologies, quantitative or qualitative in nature. In various ways, these "traditional" or "base" approaches have been combined to address some of their specific determinants. These approaches offer a developed base from which to study the cognitive-emotional dimension of architecture. However, traditional approaches often have limitations arising, fundamentally, from two issues: (1) the stimuli presented; and (2) the evaluations employed. On the one hand, the stimuli most commonly presented are photographs and videos, formats that lack interactivity. This experiential impoverishment can be critical, as the more that an environmental simulation differs from reality, the greater the chance that any results obtained will be distorted. On the other hand, evaluations are usually based on self-reports, which are prone to bias as they record only conscious human responses. The cognitive-emotional dimension of architecture needs to be approached from different perspectives. Thus, the combination of methodologies, especially the quantitative and qualitative, can provide a significant step forward. In recent times new tools have emerged to address the cognitive-emotional dimension of architecture. These, to some extent, overcome the above-mentioned limitations. They do so by incorporating: 1) stimuli more similar to the actual spaces represented; and 2) more objective assessments of human responses. On the one hand, formats now exist that can present environments realistically. On the other hand, neuroscience and its applied technologies allow researchers to record and interpret neurological reactions. However, their potential has not been sufficiently explored in this field of study. The objective of this doctoral thesis is to contribute to the research and design of the cognitive-emotional dimension of architecture, both on a theoretical and on a practical level. At the theoretical level this involves a bibliographic review, contextualised and critical, of the cognitive-emotional study of architecture from a broad perspective, considering various approaches, the traditional (or base) and new. Both approaches are addressed also on a practical level. The purpose in addressing the traditional approaches is to explore the benefits of combining the most commonly used quantitative and qualitative methodologies. The aim of addressing the new approaches is to validate the environmental simulation systems in current use and examine their operation in combination with neurophysiological measures.Thanks to the Ministerio de Economía, Industria y Competitividad of Spain (Projects TIN2013-45736-R, BIA2017-86157-R and PRE2018-084051), to the Dirección General de Tráfico - Ministerio del Interior of Spain (Project SPIP2017-02220), and to the Academy of Neuroscience for Architecture (John Paul Eberhard Fellow 2020).Higuera Trujillo, JL. (2021). NeuroArquitectura: nuevas métricas para el diseño arquitectónico a través del uso de neurotecnologías [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171261TESISPremiadoCompendi