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ALTERRA

NEUROSCIENCE, ARCHITECTURE, CRÉATIVITÉ

KARINE MELKONYAN ARCHITECTE D’INTERIEUR & DESIGNER ESAG PENNINGHEN 2016 JACQUES SEBBAG, ARCHITECTE DPLG DIRECTEUR DE DIPLÔME


SOMMAIRE

INTRODUCTION

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ARCHITECTURE ET NEUROSCIENCE : L’architecture, discipline éclectique, L’art comme le reflet du passé biologique humain, Le rôle de l’imagination, Comprendre l’esprit à travers l’architecture et la neuroscience ;

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HABITER UN LIEU : Les premiers liens entre l’architecture, la psychologie, la sociologie et l’anthropologie, Les qualités de l’espace, Les émotions, La neuroscience dans le processus de création ;

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LA NEUROSCIENCE AU SERVICE DU PUBLIC

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ALTERRA, POUR UNE APPROCHE NEURONALE DE L’ARCHITECTURE : Genève, un territoire propice à l’innovation architecturale, Accueillir les arts, L’architecture des sens ;

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CONCLUSION

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BIBLIOGRAPHIE

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LE PROJET : Périmètre des Eaux-Vives, Inspirations, Croquis de recherches ;

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ENGLISH PART

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Louis Kahn, Institut Salk, La Jolla, Californie.

« Dans les années 1950, le biologiste et médecin américain Jonas Salk (1914-1995) cherchait un traitement contre la poliomyélite dans un sombre laboratoire d’un sous-sol de Pittsburgh. Les progrès étaient lents, et, pour s’aérer l’esprit, Salk fit un  voyage à Assise, en Italie, où il visita la basilique Saint-François d’Assise datant du XIIIe siècle, se  promenant entre les colonnes et dans les jardins des cloîtres. Là, de nouvelles idées surgirent dans son esprit, dont celle qui finit par le  conduire à  un vaccin efficace contre la poliomyélite, en 1955. Le chercheur devint convaincu que l’environnement d’un bâtiment peut influer sur l’esprit. Dans les années 1960, il s’associa à l’architecte Louis Kahn (1901-1974) pour construire l’Institut Salk à La Jolla, près de San Diego en Californie : cela devait être un établissement de recherche capable de stimuler la créativité des scientifiques. Salk redécouvrait ainsi ce dont les architectes ont l’intuition de longue date : les endroits que nous habitons peuvent agir sur nos pensées, nos sentiments et nos comportements. Depuis plusieurs années, les spécialistes du comportement apportent des arguments empiriques en ce sens. Leurs recherches suggèrent qu’il est possible de concevoir les espaces de vie qui favorisent la  créativité, l’attention et la vigilance, ou la relaxation et la convivialité ». Comment l’architecture influence notre pensée, Emily Anthes, Cerveau & Psycho, 2009, n° 33, p. 30.

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Dans la suite de ces recherches nous essaierons ensemble de comprendre la mesure dans laquelle l’architecture peut bénéficier de l’apport des neurosciences. Comment les recherches scientifiques peuvent influencer la conception architecturale, et l’environnement bâti peut améliorer la qualité de vie de ses usagers. L’apport des neurosciences à l’architecture constitue un des aspects majeurs­ de ce mémoire, notamment en ce qui concerne ses objets et ses méthodes. La volonté de comprendre le fonctionnement de la psyché dans le rapport à l’architecture s’est enrichie avec le développement du discours sur l’art au XVIIIe siècle, puis surtout avec l’essor de la psychologie expérimentale dans la seconde moitié du XIXe siècle, que l’on s’intéresse non seulement à la création mais aussi à la réception de l’œuvre. Aujourd’hui, des projets architecturaux d’avantgarde commencent à voir le jour. Ainsi des  résidences pour personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer sont conçues pour améliorer la prise en charge des patients. Les établissements scolaires sont restructurés, avec l’aide de psychologues, pour susciter la cohésion sociale entre les élèves, leur éveil et leur créativité.

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ARCHITECTURE ET NEUROSCIENCE L’esprit à la rencontre de l’imagination

L’architecture, discipline éclectique L’architecture peut être vue comme une discipline éclectique exploitant différents domaines parfois inconciliables tels que, la technologie des matériaux et les intuitions, la technologie de construction et l’esthétique, les notions de physique et les croyances culturelles, le savoir et les rêves, ou encore, le passé et le futur. Durant les dernières décennies, l’architecture a été étudiée sous différents angles théoriques prenant en compte les apports de la psychologie, de la psychanalyse, de l’anthropologie, mais aussi de la philosophie. Dans le domaine de l’architecture, les aspects techniques, physiques et matérielles se réfèrent à des critères et méthodes scientifiques. La dimension mentale et spirituelle a quant à elle été délaissée au profit de l’intuition artistique uniquement. La complexité de notre système neuronal va au-delà de notre compréhension  : le cerveau humain contient plus d’une centaine de billions de neurones et, chacun d’entre eux a entre 1000 et 10000 connections synaptiques. Cela signifie que chaque individu a grossièrement 600 trillions de synapses. De nombreuses recherches en neuroscience éclairent les implications mentales et les impacts de l’art de construire sur l’être humain. Ce  point de vue défie la compréhension visuelle de l’architecture. La neuroscience suggère que les émotions provoquées par l’architecture sont dûes à des confrontations existentielles (comme le passé émotionnel par exemple) et non pas à des perceptions rétiniennes ou esthétiques. La découverte récente des neurones miroirs a beaucoup éclairé les origines de l’empathie et de l’émotion. Comment peut-on éprouver un sentiment d’angoisse ou de pur bonheur, d’ennui ou d’agitation, devant une simple peinture sur toile  ?

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Neurones miroirs, Découverts par Giacomo Rizzolatti, Fin des années 1990.

Aujourd’hui, certaines expérimentations scientifiques ont été capables de mettre en évidence les processus qui ont lieu dans le cerveau humain, de les localiser et de les expliquer. Les activités électrochimiques provoquées par un espace, une forme ou une matière sont maintenant étudiées et analysées. Par conséquent, l’association des connaissances neurologiques et de l’analyse philosophique semble être une méthodologie appropriée pour approcher la conscience artistique. Cette approche avec un  double focus a été appelée la neurophénoménologie. Dans son essai L’architecture et la neuroscience, Juhani Pallasmaa, ancien professeur d’architecture de l’Université technologique d’Helsinki et ancien directeur du Musée de l’architecture finlandaise suppose que la neuroscience pourra valoriser les intentions de l’art et du design, ce qui a souvent été délaissé et considéré comme « inutile » ou trop subjectif. De ce fait, les fondamentaux sensoriels et mentaux de l’architecture prendront de l’importance contre « le matérialisme et la superficialité d’aujourd’hui ». Sa thèse peut être liée à l’idée souvent abordée par Louis Kahn selon laquelle l’architecte a une obligation morale par rapport à la société et aux usagers : il peut rendre leurs vies meilleures ; il est au service de tous. Non seulement les constructions nous offrent une enveloppe physique mais reçoivent aussi nos activités, nos esprits, nos souvenirs et nos désirs. Ce sujet a beaucoup été abordé ces dernières années, plus particulièrement dans les pays scandinaves, notamment par le  professeur d’architecture Keijo Petäjä qui souligne que : « l’architecture est un esprit construit ». En  finnois cette phrase a un double sens : l’architecture est matérialisée par l’expression de l’esprit ; et l’esprit est structuré par l’architecture. Cela renforce la dimension philosophique de l’architecture. Notre structure neurologique a une influence sur notre cerveau, et notre cerveau quant à lui a une  influence sur notre comportement et par conséquent sur notre environnement. Aujourd’hui, il est certain que l’architecture de chaque cerveau est unique et qu’elle reflète notre passé émotionnel.

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Greg Dunn, Cortical Columns.

L’art comme le reflet du passé biologique humain Salman Rushdie, écrivain britannique d’origine indienne, souligne que : « dans l’acte créatif le monde s’écoule dans l’artiste et l’artiste s’écoule dans le monde ». Chaque œuvre artistique a son ambiance unique, elle réunit des dizaines, parfois des centaines d’éléments contradictoires qui créent ensemble une harmonie, et ce grâce à la seule volonté de l’artiste. Cette harmonie ne peut être atteinte que par le biais de l’art. Le public est spirituellement et émotionnellement touché par une architecture ou une œuvre d’art avant que nous ayons pu en comprendre le sens. En effet, la  plupart du temps on ne le comprends pas du tout. Les recherches neurologiques récentes ont montré que le mimétisme fait partie intégrante de la psychologie humaine et nous avons une étonnante capacité à reproduire le comportement des autres, et même inconsciemment, à animer les objets à travers notre imagination. Toujours selon S. Rushdie, « l’être humain est capable de saisir les entités environnementales complexes par un pressentiment multi-sensoriel des atmosphères, des émotions et des humeurs. Cette capacité à sentir instantanément les espaces, les villes suggère qu’on saisit les entités avant d’identifier leurs détails ».

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Frank Lloyd Wright, Little House, Wayzata, Minnesota.

Il est important de prendre en compte le contexte historique de l’être humain, son expérience, l’évolution de ses processus cognitifs, et en particulier sa mémoire. Certains éléments de notre corps sont la trace de notre passé biologique. Prenons l’exemple du coccyx, relique d’une queue que possédaient les ancêtres de l’Homme, il s’est amoindri au cours de l’évolution. Il existe certainement des reliques similaires dans notre disposition mentale issue de notre passé biologique et culturel. Un aspect de cette mémoire profondément cachée a été nommé l’archétype, c’est-à-dire la faculté que certaines images ont d’évoquer un sentiment particulier ou une association mentale avec d’autres images. De même, l’architecture a des racines issues du passé biologique. Comment expliquer le plaisir qu’on éprouve en étant assis autour d’un feu ? Probablement parce qu’il y a quelques milliers d’années, nous ancêtres réunis autour du feu du foyer ressentaient un sentiment de sécurité et d’unité. En effet, Vitruvius date le commencement de l’architecture à la domiciliation du feu. Cet héritage bio-psychologique, plus particulièrement la notion de « refuge » ont joué un rôle primordial dans les projets d’habitation de Frank Lloyd Wright. Les études portant sur le passé biologique de  l’homme moderne ne sont que les prémices de  sa compréhension. La neuroscience pourrait ainsi révéler le contexte neuronal de notre bien-être spatial et environnemental, tels que les sentiments de sécurité ou d’angoisse.

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Le rôle de l’imagination En 1999, le micro-neurologiste britannique Semir Zeki, qui a consacré plus de 30 ans à l’études du traitement visuel du cerveau, a réorienté ses recherches en proposant la « neuroésthetique », discipline qui explore les interactions du cerveau et de l’art : « la plupart des peintres sont des neurologues… ce sont ceux qui ont compris, sans s’en rendre compte, l’organisation du cerveau visuel grâce à des techniques qui leur sont propres et uniques ». Comme lui, Johan Lehrer, dans son essai Proust était un neurologue, soutient l’idée de grands artistes ont anticipé certaines découvertes neurologiques dans leurs oeuvres réalisées il y a plus d’un siècle. Comment expliquer le mécanisme de l’imagination et le fait que l’homme puisse créer et inventer ? Percevoir et mémoriser les espaces ou les situations fait appel à nos capacités d’imagination, souvent considérées comme la part du rêve éveillé. Les recherches récentes ont révélé que les actions de percevoir et d’imaginer avaient lieu dans les  mêmes zones du cerveau et que, par conséquent, ces facultés étaient liées. Comme les perceptions ne sont pas automatiques pour le mécanisme sensoriel, elles font appel à notre imagination. Nous ne saisissons pas l’environnement par nos sens mais nous le testons et l’évaluons à  travers notre imagination, qui permet de construire une stimulation mentale basée sur nos expériences personnelles. Ainsi, l’imagination permet de se rappeler un souvenir, de penser à l’avenir ou d’imaginer des possibilités alternatives.

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Comprendre l’esprit à travers l’architecture et la neuroscience Contrairement à Descartes, Spinoza considère que l’esprit est déduit et défini comme l’idée du corps humain. Nous pouvons en distinguer au moins quatre : le corps physique, le corps émotionnel, le corps intuitif et le corps social. L’architecture est un art de corps et de notion existentielle, elle s’éloigne de plus en plus de l’art visuel, comme nous pouvons le croire. L’architecture est une émotion et une sentiment inconscient plutôt qu’une déduction rationnelle. Encore une fois, la neuroscience pourrait renforcer les hiérarchies et les priorités entre les notions spirituelles et matérielles. Les recherches neurologiques pourraient confirmer que nos expériences architecturales sont basées sur les notions profondes et inconscientes de la vie mentale humaine. Aux Etats-Unis, l’intérêt croissant pour les neurosciences appliquées à l’architecture a mené à la création de Academy of Neuroscience for Architecture (ANFA) de San Diego, en Californie. Sa mission est de promouvoir et d’accroître les apports de la neuroscience dans le domaine de l’architecture. En plus de nombreux projets de recherches, cette académie organise des conférences sur les aspects variés de la neuroscience et met en relation les scientifiques avec les architectes. Aujourd’hui, l’interaction de ces deux domaines offre un potentiel d’amélioration de la qualité de vie. Toutes les  preuves scientifiques des phénomènes mentaux et leurs conséquences pourront sans doute contribuer à l’amélioration des qualités architecturales et démontrer leur importance pour développer le bien-être dans la société.

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HABITER UN LIEU Les interrelations entre l’individu et son environnement

Les premiers liens entre l’architecture, la psychologie, la sociologie et l’anthropologie Au cours de la deuxième moitié du XXe siècle, l’idée d’ouvrir le champs disciplinaire de l’architecture aux sciences humaines et sociales s’est installé dans les grandes écoles. L’objectif étant d’approfondir les connaissances dans ce domaine, souvent considéré comme scientifique et matériel, et de prendre en compte la dimension humaine dans l’aménagement de l’environnement. Depuis, les sciences sociales telles que la sociologie et l’anthropologie se sont développées dans les écoles d’architecture et plus largement dans les formations aux métiers de l’urbanisme. Ces sciences sociales ont participé au développement de la recherche architecturale en approfondissant les aspects critiques, théoriques et méthodologiques. Au croisement de l’architecture, de la psychologie, de la sociologie et de l’anthropologie, des nombreuses recherches ont porté sur les modes d’appropriation des espaces de vie. Ces recherches socio-architecturales viennent dans la continuité d’une réflexion sur l’articulation entre modes de vie et espaces habités. En effet, de multiples facteurs rentrent en jeu pour expliquer les usages et le vécu des espaces quotidiens : psychologiques (passé biologique émotionnel, habitudes acquises) ;

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Alvar Aalto, Villa Mairea, Noormarkku, Finlande.

environnementaux (situation géographique, disposition des espaces) ; et enfin socioculturels, dont l’appartenance à une classe d’âge, à une catégorie sociale ou à un groupe culturel. Le concept d’appropriation se base sur la connaissance des relations entre l’usager et son architecture, et l’identification des pratiques sociales et culturelles. La pratique de l’habitat s’est diversifiée au fur et à mesure de la modernisation économique, de l’accentuation de la division du travail, des besoins plus complexes liés à la montée en puissance de l’individu et à la reconnaissance de sa liberté d’action. Alvar Aalto a cherché à élargir la méthode rationnelle de conception des espaces et d’y intégrer les apports de la psychologie : « Le seul moyen de créer un environnement plus humain est d’élargir notre définition du rationalisme. L’erreur repose sur le fait que le rationalisme n’est pas allé suffisamment loin. Au lieu de combattre la mentalité rationnelle, la dernière période de l’architecture moderne a tenté de projeter les méthodes issues du domaine technique sur le domaine humain et psychologique. Le fonctionnalisme technique est adéquat uniquement s’il couvre le domaine psychophysique. C’est le seul moyen d’ « humaniser » l’architecture ».

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Richard Neutra, Casa Ebelin Bucerius, Minusio, Suisse.

Les qualités de l’espace « L’activité neurologique cérébrale ne peut pas être dissociée de l’environnement physique dans lequel elle a lieu. L’architecte qui ignore ceci met le futur de l’humanité en danger », souligne Richard Neutra dans l’ouvrage Survivre à travers le Design. Dans cette nouvelle ère des découvertes scientifiques, le degré et le temps d’excitation neurologique provoqués par l’architecture doivent être en accord avec l’environnement et les effets du domaine sensoriel. Si notre esprit est continuellement assailli par des perceptions multiples, il répond par solliciter un ordre pour maintenir un équilibre biologique. L’architecture ne doit pas être conçue uniquement sur les notions visuelles, elle doit prendre en compte non seulement les autres sens mais aussi les effets dus à l’humidité, aux courants d’air, aux pertes de chaleur ; la stimulation tactile, la résistance du sol et autres réactions musculo-squelettiques. Même une notion aussi abstraite que l’espace architectural a une influence existentielle des « propriétés vectorielles » que nous exerçons sur cet espace lorsque nous avançons à travers le temps. Le bruit de l’espace est également vital dans une expérience architecturale. « Soit-on conscient ou non, l’environnement construit nous attire ou nous fait fuir autant qu’un phénomène auditif complexe peut être signifiant, même dans ses réverbérations les plus infimes », affirme Harry Francis Mallgrave auteur de Le cerveau d’architecte.

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John Pawson, Monastère Notre-Dame de Nový Dvůr, Bohême, République Tchèque.

Les émotions À première vue, l’émotion peut paraître comme un mot étranger dans une conversation d’architecture. Néanmoins, Joseph LeDoux, psychologue et professeur en sciences à l’Université de New York, et directeur du Centre de Neuroscience sur la peur et l’anxiété, définit l’émotion comme « un processus par lequel le cerveau détermine et calcule le degré de stimulus ». Le mot « degré » dans cette définition est chargé de connotations révolutionnaires. Il suggère un dispositif de conditionnement génétique à l’aide duquel le cerveau évalue instantanément une menace (un animal dangereux) ou une récompense (possibilité de se nourrir) et répond en fonction. En ce sens, les émotions sont des activités génétiquement codées, chimiques et neurologiques destinées à maintenir notre homéostasie, et dans certains cas à nous maintenir en vie. L’émotion est donc une activité primaire au cœur même de la nature humaine. C’est à travers l’émotion que nous percevons le monde. La neuroscience distingue l’émotion du sentiment. Si l’émotion est une expression d’un état affectif visible au monde extérieur, le sentiment quant à lui est une réponse cérébrale due à une condition corporelle stimulée. En clair, l’émotion nait au cours de la perception, et le sentiment est notre connaissance consciente de ces événements émotionnels. Durant les dernières décennies, la théorie architecturale n’a pas prêté beaucoup d’attention aux réponses émotionnelles de l’homme, à l’exception peut-être du cas de l’église ou du cimetière. Ils gardent les émotions et les souvenirs tout autant que le bâtiment le plus prestigieux. Pourquoi alors n’appliquerait-on pas les mêmes exigences aux constructions enveloppants notre vie quotidienne. Avant qu’on s’arrête et réfléchisse à l’expérience architecturale que nous venons d’éprouver, nous avons déjà fait des jugements sur les choses telles que la texture du sol, la résonance acoustique, l’odeur des matériaux, le confort de la poignée de porte. Et ce de manière intuitive, autrement dit, de manière plus prioritaire à la réflexion consciente. George Lakoff et Marc Johnson ont noté un point très important : les concepts humains ne sont pas uniquement une réalité extérieure, ils sont sculptés par nos corps et nos cerveaux, principalement par notre système sensori-moteur.

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Neuroscience du processus de création Au début du XXIe siècle, de nombreuses recherches ont porté sur l’étude du moment clé où une solution nous vient à l’esprit. C’est un moment de percée créative. Lors d’un exercice des mots-croisées, après avoir étudié le cerveau à travers l’électroencéphalographie (EEG) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM), on a pu observer que la première zone impliquée pour résoudre le problème donné est le cortex cingulaire antérieur. C’est un centre exécutif cérébral qui concentre l’attention et élimine toutes pensées inutiles ou toutes activités perceptives secondaires. L’autre zone activée est celle du langage, du côté temporal gauche du lobe. Soit une solution apparaît rapidement, soit elle tombe dans une impasse. Le moment clé arrive quand cette impasse est spontanément détraquée et que la zone du côté opposé du cerveau prend le relais. Le fait que le problème des mots-croisés est résolu dans la partie droite de l’hémisphère et non dans la partie gauche responsable du langage, montre qu’après avoir donné tous les moyens, l’hémisphère gauche renvoie l’information dans celui de droite où le cerveau peut générer un plus large réseau d’associations et reconnaitre des nouvelles connections à travers le savoir acquis. Autrement dit, créer une solution plus créative.

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La moitié de nos circuits neuronaux se forme après la naissance. Plus on interagit avec le monde, les gens et l’architecture, plus on lit, on débat et on pratique une discipline, plus on ouvre le champ d’activités et c’est ainsi que notre réseau d’association et de traitement devient plus efficace. Juhana Pallasmaa a su mettre en avant cette idée en affirmant que le design n’est pas un simple exercice de problème/résolution. « Le processus de création de tout genre est une question de travail sur l’auto-compréhension et l’expérience personnelle, autant qu’un travail sur un objet concret ». Cela explique d’une certaine manière pourquoi un architecte peut mettre du temps à démarrer le processus de création. Il est vrai que ceux qui approfondissent les connaissances dans les détails de leur domaine, enrichissent ainsi le fondement de leur domaine d’associations neurologiques. Cependant, seul, le réseau d’associations n’est pas suffisant. Il est important de « think outside of the box », de telle manière à explorer de nouveaux champs. Gregory Barnes, dans son livre récent sur la créativité et la neuroscience suggère que pour réfléchir de manière créative, il faut développer de nouvelles passerelles neuronales et mettre fin au simple classement de l’expérience. L’application des connexions neuronales plus éloignées et la « création à travers les métaphores » sont à l’origine de la créativité.

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NEUROSCIENCE AU SERVICE DU PUBLIC L’architecture neuromorphique

Apres avoir vu quelques notions de neuroscience nous pourrions nous demander comment la recherche du véritable cerveau biologique et les conclusions neuroscientifiques pourraient être utilisées dans les constructions dites intelligentes. De nouvelles perspectives basées sur la biologie induisent désormais la conception architecturale comme une entité qui perçoit, qui agit et qui s’adapte. Le terme « cerveau » a toujours été réservé pour définir le cerveau animal et humain, cependant « l’infrastructure interactive » désigne un terme analogique en architecture. Les concepts clés de la neuroscience appuient l’analyse préliminaire de l’influence possible des données neurobiologiques sur la conception architecturale, et les propriétés des infrastructures interactives des constructions futures. Dans les établissements de santé, l’application de ces découvertes neurologiques a montré à quel point l’état de santé d’un patient peut être influencé par son environnement architectural, ainsi la variation du temps nécessaire pour observer les améliorations de son état psychique. On prend en compte l’impact des facteurs ambiants sur la santé des individus hospitalisés mais aussi le niveau de stimulation, la cohérence (la lisibilité), le contrôle et les qualités reconstituantes de l’espace. Au cours des dernières décennies un progrès remarquable a vu jour dans la conception des établissements psychiatriques. La possibilité de contrôler son environnement par l’intermédiaire des dispositifs technologiques, avec l’utilisation de la domotique mais aussi avec du mobilier adapté à l’handicap, favorise l’amélioration plus rapide de l’état de santé des patients. Il est désormais possible de répondre à la multitude de leurs besoins qui changent au

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Alvaro Siza, Pavillon de Portugal, Lisbonne.

fil du temps. Des besoins qui varient tout au long de la journée, en fonction de leur état de santé ou leurs activités. Ci une telle flexibilité de design pourrait être appliqué à un champ plus répondu de l’architecture, cette dernière avancera dans la bonne direction. Dans les domaines artistiques expérimentales, lors de l’Exposition Nationale Suisse de 2002, un pavillon innovant a fait preuve de cette influence environnementale sur l’individu : « Ada - l’espace intelligent ». Ce pavillon a été capable d’interagir avec plusieurs personnes simultanément, par le biais de la lumière et du son. Comme un robot capable de traiter des données visuelles, auditives et tactiles, le pavillon présentait une infrastructure interactive basée sur les réseaux neuronaux artificiels (RNA). Ada avait des « émotions » et des « envies » d’interagir avec les visiteurs. C’est a partir de ces analyses et réflexions que notre projet prend ses racines. En effet, il évalue la mesure dans laquelle la conception architecturale est inspirée de la neuroscience. L’architecture neuromorphique et les principes du fonctionnement cérébral conduise à de nouveaux algorithmes architecturaux. Ces algorithmes prennent en compte les interactions sociales des espaces intérieurs et de leurs usagers ; et adaptent en permanence le bâtiment aux besoins de ses habitants. Les notions visuelles ainsi que sensorielles mènent vers une réflexion d’autocompréhension et offrent les conditions propices à l’apprentissage et la création. L’interaction entre sciences, artistes et architecture est un premier pas vers une étude poussée de l’environnement architectural. Et l’ouverture du champ d’activités habituel mène vers le bien-être spirituel.

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ALTERRA Pour une approche neuronale de l’architecture

Genève, un teritoire propice à l’innovation architecturale La ville de Genève, capitale de la Suisse francophone, est un territoire au cœur de la rencontre de différentes disciplines, de l’art contemporain à la recherche nucléaire. La Suisse a une longue tradition dans les domaines de la science et de l’innovation. C’est un des pays qui investit le plus en recherche et développement, sur l’initiative des chercheurs, sur le principe de concurrence et sur la coopération internationale. Les meilleures écoles comme, l’Université de Zurich, l’Université de Genève ou l’Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne, se trouvent en Suisse, de même que des entreprises mondialement connues. Le savoirfaire économique et la force des universités, hautes écoles et instituts de recherche ont contribué à construire à Genève un réseau scientifique dynamique. Genève concentre également un nombre exceptionnel d’objets et d’édifices présentant un intérêt artistique et historique. Véritables trésors, ces biens culturels d’une grande diversité ont contribué dans une large mesure à façonner l’identité et l’image du pays tout entier. Nous pouvons imaginer que Genève serait un endroit idéal pour accueillir une architecture basée sur les découvertes récentes en neurosciences. L’attention portée sur la santé spirituelle et le bienêtre de l’homme pourrait encourager la recherche vers une nouvelle conception architecturale. La  disposition géographique de la ville, à la rencontre de différentes cultures et leur passé architectural, en font un territoire privilégié pour de nouveaux projets de conception architecturale.

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Peter Zumthor, Thermes de Vals, Graubünden, Suisse.

Accueillir les arts La qualté existentielle de l’art est qu’il permet aux communs mortels de ressentir quelque chose à travers la sensibilité perceptive et émotive des grands maîtres de l’histoire de l’humanité. Nous pouvons ressentir une émotion à travers les subtilités de Brunelleschi, Mozart et Rike. Le même hypothèse peut être appliqué à l’architecture. Notre propre existence s’élève grâce aux projets des grands architectes, de Ictinos à Louis Kahn. L’architecture élève l’expérience de soi-même et dégage une liberté existentielle. Alterra est un lieu de création et de production artistique dont l’ambition est d’avoir une envergure internationale. L’espace de collaboration des neurosciences et de l’architecture, ce lieu rappelle notre passé biologique et concentre l’attention sur le bien-être spirituel. L’ensemble des différents espaces qui de par leur architecture provoquent une émotion ou un état d’esprit précis, offrant ainsi des conditions propices à l’apprentissage et la création. Alterra souhaite générer un plus large réseau d’associations et de métaphores, pour ainsi favoriser l’émergence d’idées, des projets et les rencontres entre les différents créateurs et chercheurs.

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Giovanni Lippi, Villa Médicis, Rome, Italie.

C’est à travers l’émotion que nous éveillons et percevons le projet. S’arrêter et réfléchir sur notre expérience architecturale pourrait mener le processus de création vers des champs inhabituels. Les entités environnementales définies par les atmosphères, les émotions et les humeurs différents nous plongent dans l’architecture de notre propre esprit. L’homme est désormais l’acteur principal de cet environnement. Ses pensées et déplacements spatiaux influent et adaptent en permanence l’architecture à ses besoins. Tenus par la réalité de la matière, les artistes retrouvent la discipline oubliée de l’usage, dans cette incursion dans l’univers visuel, auditif et tactile. Ils abandonnent le jeu facile de la destruction/ création pour se mesurer à une spatialité dont ils ne connaissent pas les règles. Puisqu’au lieu d’être brimés par l’automaticité des habitudes et neutralisés par une satiété sensorielle, ils sont projetés dans un monde neuf pour lequel ils sont obligés de définir, en les imaginant, les rapports de leur art. C’est ainsi que Alterra offre aux artistes un confort nécessaire à la maturation du projet et met à disposition des ateliers qui répondent aux besoins propres à la phase de conception et les bureaux de production. Elle sera leur terre d’accueil : on peut y habiter, créer et exposer. Alterra offre également des lieux de vie ouverts à tout public tels qu’un restaurant, une salle de spectacle, une bibliothèque et un centre de sciences. Se rencontrer, partager, découvrir et faire vivre son environnement sont des intentions clés de cette architecture.

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SANAA, Louvre Lens, France.

Architecture des sens Nous pourrions croire que l’architecture ne génère que les réactions neuronales dûes à la perception visuelle. Cependant, d’autres sens, pouvant induire les réactions similaires, sont de grande importance dans un environnement architectural. Il est intéressant de noter qu’une image ou un son imaginaire peut générer les mêmes circuits neuronaux qu’une image ou un son perçu. La compréhension spatiale ne parvient donc pas uniquement de la vision mais aussi de l’impact du pied sur le revêtement de sol et les réverbérations des bruits distants. Les signaux visuels, auditifs et tactiles forment ensemble une expérience architecturale. Comme Neutra l’a noté il y a un demi-siècle auparavant, l’architecture est « omnisensorielle ». Alterra réagit simultanément avec plusieurs personnes à travers le son et la lumière. Les visiteurs sont plongés dans un environnement qui communique et stimule leurs réponses sensorielles. Les systèmes de repérage permettent à l’architecture de rester éveillée et d’interagir avec ceux qui lui prête attention. Les corps physique et spirituel sont impliqués dans le ressenti architectural et ce ressenti participe à l’équilibre spirituel. « Le corps sait et se rappelle ; la signification architecturale provient des réactions et des réponses innées que le corps et les sens ont retenu ».

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Si nous devions définir l’architecture en tant qu’un art ou une science, j’insisterai sur le fait qu’elle réunit les deux. Nous avons pu éclairer quelques notions de la neuroscience et l’influence qu’elle a pu et pourrait avoir sur l’architecture. Les manifestations cognitives des théories psychologiques, philosophiques et physiologiques ont mené vers les recherches des dimensions mentales et spirituelles. Non seulement l’architecture nous offre une enveloppe physique mais aussi garde nos émotions et nos souvenirs. Le centre culturel artistique Alterra est un espace de collaboration des arts et des sciences. La proportion dans laquelle le concept est inspiré des principes du fonctionnement cérébral conduit à de nouveaux algorithmes architecturaux. La modularité des espaces intérieurs, en fonction des artistes et des visiteurs, offre un choix permanent du parcours qui opposé à la canalisation obligatoire de la société moderne (rue, ascenseur, couloir) est le premier pas vers la liberté. Mais au-delà de la liberté corporelle se présente tout une série de phénomènes à incidence psychosensorielle. L’homme devient l’acteur principal du projet : influencé par l’environnement architectural il agit et se déplace d’une manière qui lui est propre et unique, ces données quant à elles ont une incidence sur l’ensemble de l’architecture ainsi créant une boucle sans fin.

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BIBLIOGRAPHIE

Aalto, Alvar, Rationalism and Man. Édition Göran Schildt, 1935. Anthes, Emily, Comment l’architecture influence notre pensée. Cerveau & Psycho, n° 33, 2009. Bachelard, Gaston, La poétique de l’espace. Boston: Beacon Press, 1994. Bonin, Vincent, Ada – Intelligent Space: An artificial creature for the Swiss Expo.02. www.ada.ini.uzh.ch, 2002. Damasio, Antonio, R. Descartes’ Error – Emotion, Reason, and the Human Brain. New York: G.P. Putnam’s Sons (Penguin Putnam), 1994. Eberhard, John P., Brain Landscape: The Coexistence of Neuroscience and Architecture. Oxford: Oxford University Press, 2008. Gülgönen, Ahmet, L’héritage de Louis Kahn, Cycle de conférences « L’architecture est-elle un humanisme ? ». Conférence du 22 novembre 2007 « Pères disparus, un savoir en héritage ». Lakoff, George, Mark Johnson, Philosophy in the Flesh: The Embodied Mind and its Challenge to Western Thought. New York: Basic Books, 1999. Lehrer, Jonah, Proust was a Neuroscientist. Boston-New York: Houghton Mifflin, 2008. LeDoux, Joseph, Synaptic Self: How Our Brains Become Who We Are. New York: John Wiley & Sons, 2000.

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Santiago Calatrava, Galerie Allen Lambert, Toronto, Canada.

McNamara, James, Cameron Judy, Brain facts: a premier on the brain and nervous system. Society for Neuroscience. www.brainfacts.org, 2012. Mallgrave, Harry Francis, The Architects’s Brain: Neuroscience, Creativity, and Architecture. Wiley– Blackwell, 2012. Neutra, Richard, Survival through Design. New York: Oxford University Press, 1953. Pallasmaa, Juhani, Mallgrave Harry Francis, Arbib, Michael, Architecture and Neuroscience. Espoo, Finland: Tapio Wirkkala Rut Bryk Foundation, 2013. Pallasmaa, Juhani, Sarah Robinson, Mind in Architecture: Neuroscience, embodiement, and the future of Design. Massachusetts Institute of Technology, 2015. Parent, Claude, Vivre à l'oblique. Édition J.-M. Place, 2004. Penloup, Emmanuel, L’architecture des lieux de santé et la prise en compte des besoins des usagers. www.hypotheses.org, 2014. Rushdie, Salman, Is nothing sacred, 1990. Parnasso, n°1 (Helsinki: 1996). Tapie, Guy, Sociologie de l’habitat contemporain : Vivre l’architecture, Éditions Parenthèses, 2014. Zeki, Semir, Inner Vision: An Exploration of Art and the Brain. Oxford University Press, 1999.

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LE PROJET

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PÉRIMÈTRE DES EAUX-VIVES Création d'un lieu de vie du quartier

La nouvelle infrastructure La ville de Genève développe plusieurs projets de constructions et d’aménagement en centre ville. De nombreux concours d'architecture ouverts ont vu le jour et participent désormais au renouvellement durable du canton. Le concours du Périmètre des Eaux-Vives a particulièrement attiré mon attention car, depuis de nombreuses années, il fait l’objet de réflexions, d’études et de démarches dont le but est de valoriser, qualitativement, la friche urbaine résultant du remplacement de l’ancienne gare des Eaux-Vives par la nouvelle infrastructure. Il s'agit de la construction de logements, d'équipements publics et sportifs, de surfaces d'activités et de parkings. Mais également de la création d'une liaison ferroviaire qui relie Cornavin à Annemasse (CEVA), tout en desservant les principaux centres d’activités de Genève. Le projet d’envergure répond aux enjeux de développement et de croissance du canton et renforce l’attractivité économique de toute la région. Alterra s'intègre dans ce nouveau projet de construction et contribue à la creation des nouvelles activités et d'un lieu de vie du quartier des Eaux-Vives. Sa position géographique ouvre le projet à tous, des plus jeunes aux plus âgés. Le site en devenir, grâce notamment à la construction de la Nouvelle Comédie de Genève, Alterra baigne dans un univers artistique et créatif.

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C

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B

A

Périmètre des Eaux-Vives 50

A

Alterra

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Nouvelle Comédie

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Logements


Périmètre des Eaux-Vives, Source : GoogleEarth, 2015.

Le programme Alterra est avant tout un centre artistique qui offre la liberté à l’imagination et à l'esprit. Il met à disposition un atelier spacieux qui, grâce à la modularité de ses parois en fonction des besoins de chaque artiste, offre un choix permanent d’activités. Les artistes peuvent exposer leurs oeuvres lors d’expositions temporaires : un espace de 800m2 s'adapte facilement à des scénographies les plus singulières et plonge le visiteur dans l'univers de l'artiste. Un autre espace de grande importance est la salle des expositions expérimentales. Le son, la lumière, les vibrations, tout rentre en jeux pour éveiller les sens du visiteur. Leurs réactions cognitives quant à elles sont étudiées dans le but d'approfondir la recherche en neuroscience et améliorer le traitement des maladie psychiques. Parallèlement, Alterra accueille des scientifiques qui participent à cette recherche en neuroscience. Un espace de 280m2 met à leur disposition des bureaux, des salles de reunion, un laboratoire et un salon de repos et de partage. Le centre culturel artistique offre également la possibilité de loger une dizaine d'artistes et de scientifiques dans des studios entièrement équipés de 18 à 26m2 . Un accès leur est réservé et la proximité de leur lieu de travail offre un confort non négligeable. Le choix du parcours du visiteur varie selon ses besoins et ses envie, et lui est unique. Le centre de  science fait découvrir aux plus jeunes le monde des sciences physiques et naturelles ;

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Le programme et les principaux acteurs de l'architecture.

la bibliothèque et ses espaces de travail ainsi que le libre accès à toutes les communications crée un lieu de partage pour les étudiants et jeunes travailleurs ; et enfin l'auditorium réunit les trois principaux acteurs de cette architecture dans un seul et même espace lors d'une conference ou une présentation. L'auditorium ainsi que la salle d'expositions expérimentales forment ensemble le "cerveau" du projet. Regroupant le domaine de l'architecture et de la science, ce veritable lieu d'échange est mis en valeur par sa couleur et la forme organique. Il accueil également un bar lounge de 130m2 sur son niveau supérieur qui offre une vue dégagée sur l'ensemble du centre artistique. Et cette micro architecture du "cerveau" à part entière peut être admirée depuis le restaurant et la terrasse extérieure ouverts à tous. Ainsi, Alterra accueille quotidiennement de nombreux visiteurs et leur offre un choix d'activités permanent. Ce lieu de vie ouverts à tout public anime le quartier et incite à se rencontrer, partager, découvrir et faire vivre son environnement. La vue, l'ouïe et le toucher participent à l'experience architecturale et introduisent aux visiteurs une nouvelle manière de découvrir une architecture.

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Exposition

Ateliers

Exposition expérimentale

ARTISTES Auditorium Habitations

Laboratoire

Exposition expérimentale

Centre de SCIENT. recherches Auditorium Habitations

Exposition

Exposition expérimentale

Centre de VISITEURS science Auditorium Bibliothèque

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INSPIRATIONS Rythme, forme, couleur Santiago Calatrava, World Trade Center, New York, USA

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MAD Architects OpĂŠra de Harbin, Chine.

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Roman Vlasov, Concept/47.

Daniel Libeskind, Pavillon de Vanke, EXPO Milan 2015.

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CROQUIS DE RECHERCHES

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ENGLISH PART

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SUMMARY

INTRODUCTION

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ARCHITECTURE AND NEUROSCIENCE: Architecture, eclectique discipline, Art as the reflexion of human biological past, The role of imagination, Understanding the mind through architecture and neuroscience;

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INHABIT A PLACE: First links between architecture, psychology, sociology and anthropology, Space qualities, Emotions, The neuroscience of the design process;

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NEUROSCIENCE AT THE SERVICE OF THE COMMUNITY

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ALTERRA, FOR THE NEURONAL APPROACH OF ARCHITECTURE: Geneva, an area conducive to architectural innovation, Hosting the art, Architecture of the senses;

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CONCLUSION

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BIBLIOGRAPHY

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THE PROJECT: Eaux-Vives perimeter, Inspirations, Research sketches.

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Louis Kahn, Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, California.

"In early 1950s, American biologist and physician Jonas Salk (1914-1995) sought the treatment against poliomyelitis in a dark laboratory in the basement of Pittsburgh. The progress was slow, and to take a breath, Salk went to Assisi in Italy and visited the Basilica of St. Francis of Assisi, dating back to the 13th century. Walking between the columns and gardens of the cloisters, new ideas descended from thin air, including the one that eventually lead him to create an effective vaccine against poliomyelitis in 1955. The researcher became convinced that the architectural environment can affect our mind. In  1960s, in collaboration with the  architect Louis Kahn (1901-1974) he built the Salk Institute in La Jolla near San Diego, California, destined to stimulate creativity of scientists. Thus Salk rediscovered intuitions achieved by the  architects a long time ago: the places we live can influence our thoughts, feelings and behaviors. For years, behavioral scientists provide empirical arguments to that point. Their research suggests that it is possible to design a living space stimulating creativity, attention and vigilance, or relaxation and conviviality." How architecture influence our thoughts, Emily Anthes, Cerveau & Psycho, 2009, n° 33, p. 30.

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In the remainder of this research we will try to understand together the extent to which architecture can benefit from the contribution of neuroscience. How scientific research can influence the architectural design and how the built environment can improve the quality of life for its users. The contribution of neuroscience in architecture is a major aspect of this work, particularly regarding its aims and methods. The desire to understand the functioning process of the psyche in relation to architecture has been enhanced with the development of the art discourse in the 18th century, and especially with the development of experimental psychology in the second half of the 19th century. We are interested not only in the creation but in the reception of the work. Today, avant-gardiste architectural projects began to emerge. Special care homes for people with Alzheimer are designed to improve the patients’ mental health. Psychologists contribute to the redesign of schools to generate social cohesion, awakening and creativity among students.

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ARCHITECTURE AND NEUROSCIENCE Mind towards imagination

Architecture, eclectique discipline Architecture can be seen as an eclectic discipline, incorporating different fields such as material technology and mental intentions, construction and aesthetics, physical facts and cultural beliefs, knowledge and dreams, or, past and future. During the past decades, architecture has been viewed from different theoretical points taking into account the contribution of psychology, psychoanalysis, anthropology and philosophy. In the realm of architecture, technical, physical and material aspects are coming from scientific criteria and methods. Whereas the mental and spiritual dimension has been left only to artistic intuition. The complexity of our neural system is beyond our comprehension: the human brain contains more than one hundred billion neurons, and each neuron has from 1000 to 10000 synaptic connections. That amounts to the fact that each individual has roughly 600 trillion synapses. Various research in neuroscience shows the existence of mental implications and impacts of the art of building on an individual. This point of view challenges the visual understanding of architecture. Neuroscience suggests that the most significant architectural experiences arise from existential encounters (as emotional past for example) rather than retinal perceptions and aesthetics. The recent discovery of mirror neurons helps us to understand the origins of empathy and emotion. How can we experience an anxiety or happiness, boredom or agitation, standing in front of a simple paint on canvas? Today, some scientific experiments were able to identify, locate and explain the processes taking place in the human brain.

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Mirror neurons, Discovered by Giacomo Rizzolatti, Late 90s.

The electrochemical activity provided by a space, a form or a matter are now studied and analyzed. Therefore, combining neurological knowledge to philosophical analysis seems to be an appropriate methodology in approaching the artistic meaning. This double focus approach has been appropriately called neurophenomenology. In the essay Architecture and Neuroscience, Juhani Pallasmaa, former professor of architecture in Helsinki University of Technology and former director of the Finnish Architecture Museum believes that neuroscience can give a support to artistic and design intentions, which has often been neglected and regarded as "useless" or too subjective. Therefore, sensory and mental fundamentals of architecture will rise against "actual materialism and superficiality". His thesis can be linked to the idea, often evoked by Louis Kahn. The architect has a moral obligation in front of the society and the users: he can make their live better; he is in the service of all of them. In addition to the physical envelope that architecture offers us, it houses our minds, memories and desires. This topic has been much discussed the last years, most particularly in Scandinavian countries, including the professor of architecture Keijo Petäjä. He used to say that "architecture is constructed mental space." In the Finnish this sentence has a double meaning: the architecture is materialized expression of mental space; and our mental space itself is structured by architecture. This idea reinforces the philosophical dimension of architecture. Our neurological structure has an influence on our brain, and our brain meanwhile has an influence on our behavior and consequently on our environment. Today, it is sure that the architecture of each brain is unique and reflects our emotional past.

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Greg Dunn, Cortical Columns.

Art as the reflexion of human biological past Salman Rushdie, the British writer with Indian origin, suggests: "In the creative act the boundary between the world and the artist softens and permits the world to flow into the artist and the artist to flow into the world." Each artwork has its unique atmosphere, it brings together dozens, sometimes hundreds conflicting elements creating together a  harmony, thanks to the will of the artist. This harmony can only be achieved by the means of art. We are mentally and emotionally affected by an architecture or an artwork before we understand its meaning. Indeed, the most of the time, we do not understand it at all. Recent neurological research has shown that mimicry is a part of human psychology and we have an amazing capacity to reproduce, even unconsciously, the behavior of others people and to animate objects through our imagination. Also according to S. Rushdie, "the human being is able to grasp complex environmental entities through a multi-sensory sensing of atmospheres, feelings and moods. This capacity to instantaneously grasp spaces, cities suggests that we intuit entities before we identify their details." 

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Frank Lloyd Wright, Little House, Wayzata, Minnesota.

It is important to take into account the historical context of the human being, his experience, and the evolution of his cognitive processes, especially memory. Some elements of our body are the proofs of our biological past. Taking the example of the coccyx, relic of a tail owned by our ancestors, it has diminished during evolution. There are certainly similar relics in our mental disposition, outcome of our biological and cultural past. One aspect of such deeply hidden memory was named the archetype, or the faculty of certain images to evoke a particular feeling or mental association with other images. Similarly, the architecture has its roots in our biological past. How can we explain the  sens of a pleasure experienced while sitting around a fire? Because few thousand years ago, our ancestors were gathering around the fire, having a sense of security and unity. Indeed, Vitruvius dates the  beginning of the architecture in the  domestication of fire. Such bio-psychological heritage, especially the concept of "refuge" had a key role in Frank Lloyd Wright’s houses. These biological past studies are only the beginning of the understanding of a modern man. Neuroscience could reveal the neural context of our spatial and environmental wellness, such as security or anxiety feelings.

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The role of imagination In 1999, the British microneurologist Semir Zeki, who had devoted over 30 years to mapping the brain's visual processing, shifted the direction of his research by proposing a field of "neuroaesthetics" to explore the brain’s interaction with art. "Most painters are neurologists... They are those who have experimented with and, without ever realizing it, understood something about the organization of the visual brain, though with the techniques that are unique to them." In the same way, Johan Lehrer’s in his recent book Proust was a neuroscientist, supports the idea that many masterful artists anticipated certain neurological conclusions in their works made over a century ago. How can we explain the mechanism of imagination and the act of creation and invention? Even perceiving and memorizing places, situations and events, engage our imaginative capacities, often considered as a daydreaming. Recent research has found that the acts of perceiving and imagining take place in the same areas of the brain, and consequently, these acts are closely related. As perceptions aren't automatic for the sensory mechanism, it calls for imaginative skills. We do not understand the environment through our senses but we test and evaluate it through our imagination, which evoke a mental stimulation based on our personal experiences. Thus the imagination helps us to remember, to look forward to the future or to imagine the alternative possibilities.

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Understanding the mind through architecture and neuroscience Unlike Descartes, Spinoza believed that the mind is deducted and defined as the idea of the ​​ human body. We can distinguish at least four of them: the physical body, the emotional body, the intuitive body and the social body. Architecture is an art of a body and of an existential concept, it digress more and more of visual art, as we use to believe. Architecture is an emotion and an  unconscious feeling rather than rational deduction. Again, neuroscience could valorize hierarchies and priorities between mental and material concepts. Neurological research could confirm that our architectural experiences are based on the  deep and unconscious notions of the human mental life. In the US, the rising interest in the neuroscience of architecture has led to the creation of Academy of Neuroscience for Architecture (NAFA) in San Diego, California. Its mission is to promote and increase the contribution of neuroscience in the  field of architecture. In addition to its numerous research projects, the Academy organizes conferences on various aspects of neuroscience and brings together the scientists and architects. Today, the interaction of these two domains offers a potential to enhance the quality of life. All scientific proof of mental phenomena and their consequences will undoubtedly contribute to the improvement of architectural qualities and demonstrate their importance in development of the welfare society.

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INHABIT A PLACE Interrelations between an individual and his environment

First links between architecture, psychology, sociology and anthropology At the end of the 20th century, universities have started to expand the field of architecture to social sciences, with the objective to deepen the knowledge of this scientific and material discipline and to including a human dimension in the  design of the built environment. Since, the social sciences, such as sociology and anthropology, started to develop in schools of architecture and more widely in urban planning. These social sciences have contributed the critical, theoretical and methodological aspects to the architectural research. At the intersection of architecture, psychology, sociology and anthropology, various research have focused on the way of appropriation of a living space, its relation with the lifestyle. Indeed, many factors explain the use and the experience of everyday spaces: psychological (emotional past, acquired habits); environmental (location, layout of the space); and sociocultural (social class or cultural group). The term of appropriation of a living space is based on the understanding of relation

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Alvar Aalto, Villa Mairea, Noormarkku, Finland.

between the user and architecture, and on the identification of social and cultural practices. The practice of habitat has diversified with economic modernization, work evaluation, and more complex needs related to the individual freedom of action. Alvar Aalto sought to expand the rational method of designing spaces and incorporate the contributions of psychology: "The one way to produce a more humane built environment is to extend our definition of rationalism. The wrongness lies in the fact that the rationalization has not gone deep enough. Instead of fighting rational mentality, the newest phase of modern architecture tries to project rational methods from the technical field out to human and psychological fields... Technical functionalism is correct only if enlarged to cover even the psychophysical field. That is the only way to humanize architecture."

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Richard Neutra, Casa Ebelin Bucerius, Minusio, Switzerland.

Space qualities "The neurological activity of the brain cannot be divorced from the physical environment in which it takes place. The architect who ignores this fact place the future of the human race in peril," says Richard Neutra in the book Survival through Design. In this new era of scientific founds, the level and duration of the neural excitation caused by architecture must be fitted to the environment and the effects of the sensory field. If our mind is continually assailed with multiple perceptions, it responds by seeking a sens of order to maintain a biological balance. The architecture has to be conceived in more than just visual terms, and must take into account not only the other senses but also the effects of humidity, air currents, heat loss; tactile stimulation, resilience of the floor and other muscular-skeletal responses. Even such an abstract notion as architectural space has an existential influence of "vector properties" that we impose on it as we move forward in time. The noise of the space is also vitally important to architectural experience. "Whether we are conscient of it or not, the constructed environment either appeals to us or harms us also as a complex auditory phenomenon is effective even in its tiniest reverberations," maintain Harry Francis Mallgrave, the author of The Architect’s Brain.

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John Pawson, Abbey of Our Lady of Nový Dvůr, Bohemia, Czech Republic.

Emotions At first glance, emotion may seem like an odd word in an architectural discussion. Nevertheless, Joseph LeDoux, psychologist and professor in science at New York University, and director of the Neuroscience Center of Fear and Anxiety, defines the emotion as "a process by which the brain determines or computes the value of a stimulus". The word "value" in this definition is laden with evolutionary overnotes. It suggests a genetic conditioning device by which the brain instantly evaluates a threat (a dangerous animal) or a reward (in food) and responds accordingly. In that sense, emotions are genetically coded, chemical and neurological activities directed to maintain our homeostasis and in certain cases are essential for our survival. Therefore, emotion is a primal activity at the very core of human nature. It is the lens through which we engage or perceive the world. Neuroscience distinguishes emotion of feeling. If emotion is an expression of affective state that is visible for others to observe, feeling is the brain’s response to a stimulated corporeal condition. To resume, emotion appears during the act of perception and feeling is the way of realizing of these emotional events. Over the last half-century, the architectural theory has rarely considered human emotional responses, except perhaps with regard to a church or cemetery. They keep emotions and memories as well as the most prestigious building. Why don't then we apply the same requirements to constructions wrapping our daily lives. Before we stop and reflect on an architectural experience, we have already made judgments about such things as floor texture, acoustic resonance, smell of material, comfort of a door handle, and we do so largely intuitively, or more precisely, prior to conscious reflection. George Lako and Marc Johnson noted a very important point: "Human concepts are not just reflections of an external reality, but they are crucially shaped by our bodies and brains, especially by our sensorimotor system."

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The neuroscience of the design process At the beginning of the 20th century, various research has focused on the key moment when a solution to a difficult problem comes in mind, a moment of a creative breakthrough. It was during a crossword exercice, after studying the brain through the electroencephalogram (EEGs) and magnetic resonance imaging scanners (fMRIs), scientists could observe that the first area of the brain involved to resolve the given problem is the anterior cingulate cortex. The part of the  brain which is deemed to be one of the executive centers of the brain that focuses attention by suppressing irrelevant thoughts or secondary perceptual activity. Another active area is the language-processing area of the left temporal lobe. Either solution appears quickly or it struggles and reaches an impasse. The key moment arrives when that impasse is suddenly broken and the area that takes over is in the opposite side of brain. The fact that the crossword problem is solved in the right hemisphere and not in the language-processing area shows that after giving all means, the left hemisphere returns information to the right one, where the brain can generate a larger associative patterns and recognize new connections across existing knowledge. In other words, the brain can find a more creative solution.

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If half of our neural circuits are formed after birth, then the more we interact with the world, people and architecture, the more we read, debate and practice a discipline, then the more it opens the field of neural activities. Thus the richer and more efficient our mental processing and associative networks will become. Juhana Pallasmaa has put forward this idea pointing that design is not a  unique exercise in problem-resolution, but "design process of all kinds is a matter of working on one’sbown self-understanding and life experience as much as on the concrete object of work." In one way this may explain why it takes to architects a long time to approach the design process. It is true that those who have paid their dues by mastering the nuances of their fields, thereby enrich the neurological ground for novel patterns of associations. However, the patterns themselves will not be sufficient, it is important to "think outside of the  box", in order to explore new realms. Gregory Barnes, in his recent book on creativity and neuroscience, suggests that to think creatively, we must develop new neural pathways and stop using existing experience. The  application of the most remote neural connections and the "design by metaphors" are the source of creativity.

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NEUROSCIENCE AT THE SERVICE OF THE COMMUNITY Neuromorphic architecture

After seeing together some notions of neuroscience, we might ask ourselves how the research of the true biological brain and neuroscientific findings could be used in so-called intelligent buildings. New perspectives based on biology now induce architectural design as an entity that perceives, acts and adapts. The term "brain" has always been reserved to define an animal and a human brain, however the "interactive infrastructure" means an analog term for architecture. The key concepts of neuroscience support the preliminary analysis of the possible neurobiological data influence on architectural design, and properties of interactive infrastructure for future construction. In special care homes, the application of these neurological findings showed how the health status of a patient can be influenced by its architectural environment, and the decrease of time necessary to observe an improvement in his mental state. We are now taking into account the impact of environmental factors on hospitalized individuals’ health, and also the degree of stimulation, consistency (readability), monitoring and restorative qualities of the space. In recent decades remarkable design progress has been seen in psychiatric institutions. The ability to control its own environment with the help of technological devices, the use of automation and, moreover, the handicap adapted furniture promotes a faster improvement on patient’s health. Thus it is possible to respond to their various needs changing throughout the day, depending on their health status or their activities. If such flexibility of the design could be applied to a wider realm of architecture, it will progress in the right direction.

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Alvaro Siza, Portugal pavilion, Lisbon.

At the Swiss National Exhibition of 2002, "Ada the intelligent space", an innovative experimental pavilion has demonstrated this environmental influence on an individual. The pavilion was able to interact with many people simultaneously, using a language of light and sound. As a robot capable of processing visual, auditory and tactile data, the pavilion featured interactive infrastructure based on artificial neural networks (ANNs). Ada had "emotions" and "wanted" to interact with her visitors. That is from these analyzes and reflection that our project takes its roots. Indeed, it assesses the  extent to which architectural design is grounded in neuroscience. The neuromorphic architecture and principles of brain function lead to new architectural algorithms. These algorithms consider the social interactions of interior spaces with their users to constantly adapt buildings to the needs of their inhabitants. The visual and sensory concepts lead to self-understanding and offer adequate conditions for learning and creating. The interaction between science, artists and architecture is the first step towards a deep research in architectural environment.

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ALTERRA For the neuronal approach of architecture

Geneva, an area conducive to architectural innovation The city of Geneva, capital of French-speaking Switzerland, is a territory in the heart of different disciplines, from contemporary art to nuclear research. Switzerland has a long tradition in the fields of science and innovation, and invests the most in research and development. The best institutions as the University of Zurich, the University of Geneva or the Federal Polytechnic School of Lausanne, are in Switzerland, as well as many world-renowned companies. In Geneva, the economic expertise and the strength of universities, colleges and research institutes, have contributed to build a dynamic scientific network. Geneva also focuses a great number of art objects and buildings of important artistic and historical interest. As treasures, these cultural properties of great diversity contribute to shape the identity and the image of the whole country. We can imagine that Geneva would be a perfect place to host an architecture grounded in recent findings in neuroscience. The focus on the mental health and well-being could encourage the research to a new architectural design. Geographic layout of the city, the intersection of different cultures and their architectural history, make Geneva a privileged area for new architectural projects.

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Peter Zumthor, The Therme Vals, Graubünden, Switzerland.

Hosting the art The existential quality of art is that it allows each of us to feel something through the perceptive and emotional sensitivity of the great masters of the history of mankind. We can feel an emotion through the intricacies of Brunelleschi, Mozart and Rike. The same assumption can be applied to architecture. Our own existence rises through the  projects of the great architects from Ictinos to Louis Kahn. The architecture nurtures selfexperience and exudes an existential freedom. Alterra is a place of creation and artistic production, which aims to have an international scope. As a collaboration space between neuroscience and architecture, this place reminds us of our biological past and focuses attention on the mental wellbeing. All the different spaces set off an emotion or a specific state of mind, offering adequate conditions for learning and creating. Alterra wants to generate a broader network of associations and metaphors, so to encourage the development of ideas, projects and meetings between different designers and researchers.

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Giovanni Lippi, Villa Medicis, Roma, Italy.

We watch and perceive the project through our emotions. Thinking and reflecting on our architectural experience, could lead the creative process into unusual fields. The environmental entities defined by atmospheres, emotions and different moods emerge us into the architecture of our own mind. The man is now the main actor in this environment. His thoughts and spatial movements continuously influence and adapt the architecture to its needs. Limited by the reality of the object, through the visual, auditive and tactile experiences, the  artists reconnect with the forgotten discipline of the act of creation. They give up the easy game of destruction / creation to deal with the reality of the architectural space of where they do not know the rules. Instead of being led by the automatic and emotional habits, they are thrown into a new world for which they are forced to redefine and imagine the relations with their art. Thus Alterra provides artists with different work spaces that meet the  specific needs of the design and production stages. It will be their new home: we can live there, create and exhibit art. Alterra offers also public spaces, such as a restaurant, a theater, a library and a science center. Meeting, sharing, and discovering are the main intentions of this architecture.

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SANAA, Louvre Lens, France.

Architecture of the senses We could believe that architecture generates only neuronal reactions due to visual perception. However, other senses can induce similar reactions and so are very important in architectural environment. It is interesting to note that an imagined sound or picture engage the same neuronal circuitry as a perceived sound or picture. The spatial understanding therefore is not only derived from vision but also the impact of our feet on the pavement and the echoes of distant sounds. Visual, auditory and tactile cues combine in each architectural experience. As Neutra suggested, more than a half century ago, the architecture is "omnisensorial". Alterra interacts with many people simultaneously using a language of sound and light. Visitors are immersed in an environment that communicates and stimulates their sensory responses. Tracking systems allow the architecture to stay awake and interact with those who pay attention. The body and mind are involved in the architectural experience creating a mental balance.

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If we were to define architecture as an art or a science, I personally insist in both. We were able to clarify some concepts of neuroscience and the influence, which it can and could have on architecture. The  cognitive manifestations of psychological, philosophical and physiological theories contributed to the research on mental and spiritual dimensions. The  architecture offers not only a physical body but it also keeps our emotions and memories. The artistic cultural center Alterra is a collaborative space of arts and sciences. The extent to which the concept is inspired by the brain processing leads to new architectural algorithms. The modularity of the interiors, based on artists and visitors, offers a permanent choice of spatial mouvements, which come in opposition with the mandatory channeling of modern society (streets, elevators, corridors), is the first step towards freedom. But beyond the personal freedom there is a whole series of phenomena of psycho-sensory experiences. Man becomes the main actor of the project: being influenced by the architectural environment, he acts and moves in a specific and unique way. These data have an impact on the overall architecture thus creating an infinite circle.

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BIBLIOGRAPHY

Aalto, Alvar, Rationalism and Man. Edition Göran Schildt, 1935. Anthes, Emily, How architecture influence our thoughts. Cerveau & Psycho, n° 33, 2009. Bachelard, Gaston, The poetic of the space. Boston: Beacon Press, 1994. Bonin, Vincent, Ada – Intelligent Space: An artificial creature for the Swiss Expo.02. www.ada.ini.uzh.ch, 2002. Damasio, Antonio, R. Descartes’ Error – Emotion, Reason, and the Human Brain. New York: G.P. Putnam’s Sons (Penguin Putnam), 1994. Eberhard, John P., Brain Landscape: The Coexistence of Neuroscience and Architecture. Oxford: Oxford University Press, 2008. Gülgönen, Ahmet, Louis Kahn's heritage, Series of conferences "Is architecture an humanisme?". Conference of 22 november 2007 "Lost fathers, knowledge as an heritage." Lakoff, George, Mark Johnson, Philosophy in the Flesh: The Embodied Mind and its Challenge to Western Thought. New York: Basic Books, 1999. Lehrer, Jonah, Proust was a Neuroscientist. Boston-New York: Houghton Mifflin, 2008. LeDoux, Joseph, Synaptic Self: How Our Brains Become Who We Are. New York: John Wiley & Sons, 2000.

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Santiago Calatrava, Gallery Allen Lambert, Toronto, Canada.

McNamara, James, Cameron Judy, Brain facts: a premier on the brain and nervous system. Society for Neuroscience. www.brainfacts.org, 2012. Mallgrave, Harry Francis, The Architects’s Brain: Neuroscience, Creativity, and Architecture. Wiley– Blackwell, 2012. Neutra, Richard, Survival through Design. New York: Oxford University Press, 1953. Pallasmaa, Juhani, Mallgrave Harry Francis, Arbib, Michael, Architecture and Neuroscience. Espoo, Finland: Tapio Wirkkala Rut Bryk Foundation, 2013. Pallasmaa, Juhani, Sarah Robinson, Mind in Architecture: Neuroscience, embodiement, and the future of Design. Massachusetts Institute of Technology, 2015. Parent, Claude, To live oblique. Edition J.-M. Place, 2004. Penloup, Emmanuel, Architecture of special care homes and awareness of its users' needs. www.hypotheses.org, 2014. Rushdie, Salman, Is nothing sacred, 1990. Parnasso, n°1 (Helsinki: 1996). Tapie, Guy, Sociology of a modern housing : To live architecture, Éditions Parenthèses, 2014. Zeki, Semir, Inner Vision: An Exploration of Art and the Brain. Oxford University Press, 1999.

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THE PROJECT

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EAUX-VIVES PERIMETER Creation of a living area of the neighbourhood

New infrastructure Geneva leads several construction and development projects in the city center. Many open architectural competitions have emerged and now contribute to sustainable development of the region. The competition of Eaux-Vives Perimeter have particularly caught my attention because for many years it has been the subject of discussions, studies and initiatives in aim to qualitatively develop the urban zone, by replacing the old Eaux-Vives train station with the new infrastructure. It consists in housing construction, public and sports facilities, activities and parking, and also in creation of a rail connection between Cornavin train station and Annemasse train station (CEVA), that serves the principal business centers points of Geneva. This project contributes in development and growth issues and reinforces the economic attractiveness of the whole region. Alterra is a part of this new construction project and it commits the creation of new activities and a living area of the Eaux-Vives sector. Its geographic position expands the project to everyone, from the youngest to oldest. Thanks to the construction of the New Comedy of Geneva, Alterra immerses in artistic and creative atmosphere.

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C

D

B

A

Périmètre des Eaux-Vives 120

A

Alterra

B

Nouvelle Comédie

C/D

Logements


Eaux-Vives perimeter, Source : GoogleEarth, 2015.

First of all, Alterra is an art center offering freedom to the imagination and the spirit. It provides a spacious workshop and offers a permanent choice of activities, thanks to the modularity of its walls which can suit to each artist. Artists can exhibit their work in temporary exhibitions: an  800m2 open space easily adjusts to the most unique scenography and immerse the visitor into the artist's univers. Another area of great importance is the experimental exhibition room. The sound, light, vibration, everything participates in awakening the visitor’s senses. Their cognitive reactions are studied in order to further the neuroscience research and improve the treatment of mental illness. Meanwhile, Alterra welcomes scientists involved in this research in neuroscience. An area of 280m2 provides them with offices, meeting rooms, a  laboratory, and a rest room. The artistic cultural center also offers the possibility to accommodate a dozen artists and scientists in fully equipped studios from 18 to 26m2. Private acces and the proximity to their workplace offers a significant comfort. The choice of visitor’s journey belongs to theirs needs and desires, and it is unique. The science center lets the youngest discover the world of natural science. The library and its working areas

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Programme and the main actors of the architecture.

as well as free access to all communications creates a place of sharing for students and young workers. And finally the auditorium gathers together these three main actors of this architecture in a single space during a conference or a presentation. The auditorium and the hall of experimental exhibitions form together the "brain" of the project. Compiling the field of architecture and science, this place of exchange is emphasized by its color and the organic form. It also hosts a lounge-bar of 130m2 on its upper level offering unobstructed view of the whole artistic center. And this micro architecture of the "brain" in itself can be admired from the restaurant and the outdoor terrace open to everyone. So Alterra daily welcomes many visitors and offers them a permanent choice of activities. This living area is open to everyone and it encourages the neighbourhood to meet, share, discover and make a living for their environment. Sight, hearing and touch are involved in the architectural experience and introduce visitors a new way to discover architecture.

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Exhibiition Experimental exhibiition Workshop

ARTISTS Auditorium Housing

Laboratory Experimental exhibiition Research SCIENTISTS centre Auditorium Housing

Exhibition Experimental exhibiition Research center

VISITORS Auditorium Library

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INSPIRATIONS Rhythm, form, color Santiago Calatrava, World Trade Center, New York, USA

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MAD Architects Harbin Opera House, China.

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Roman Vlasov, Concept/47.

Daniel Libeskind, Vanke Pavilion, EXPO Milan 2015.

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CROQUIS DE RECHERCHES

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Alterra : neuroscience, architecture, creativity  

The artistic cultural center in the heart of Geneva, Alterra is a collaborative space of arts and sciences that provides favourable conditio...

Alterra : neuroscience, architecture, creativity  

The artistic cultural center in the heart of Geneva, Alterra is a collaborative space of arts and sciences that provides favourable conditio...

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