Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image
Scroll to top

Top

Spatial Neurosynapses

Spatial Neurosynapses

 

Antoniou Kristia

2017 | Aristotle University of Thessaloniki

Diploma project | Supervisor: Maria Vogiatzaki

 

Χωρικές Νευρο-συνάψεις

Αντωνίου Κρίστια

2017 | Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Διπλωματική εργασία | Επιβλέπουσα: Μαρία Βογιατζάκη

Φωτορεαλιστική απεικόνιση και διάγραμμα χώρων, ©Αντωνίου Κρίστια

ακολουθέι κείμενο στην ελληνική

The motivation behind this thesis arose through the fields of neuroscience and psychoanalysis, and especially from the point of view of neuroplasticity, which refers to the ability of the nervous system to adapt its structure and function throughout its life, as a response against the multiformity of the environment.

The research begins with the analysis of the nervous system which constitutes the system by which it regulates and controls the function of all the organs of the human body, as well as the harmonious cooperation between them. It is also the base of the mental functions and furthermore, through the sensory organs contributes to the perception of the environment by man.  The neurons constitute the main unit of functionality of the nervous system. Neurons are divided into three categories, sensory, motor and interneurons. Sensory neurons react to changes in light, sound, mechanical and chemical stimuli, and serve the sense of sight, hearing, touch, smell and taste. Motor neurons control the actions of the muscles and are involved in every aspect of behaviour and speech.

 

Διερευνηση (πεδίο ψυχανάλυσης, νευροεπιστήμης ), © Αντωνίου Κρίστια

Through injury or some illness, communication between the neurons can be affected, even lost. This results in various forms of mental disorder, problems concentrating, memory loss and even inability to move. However, the ability of the brain to modify the structure and functioning of the neuron network, gives a person the ability to recover through relearning. The ability to increase the synoptic connections between the neurons, but also the production of new neurons, is due to the plasticity of the brain, which has as a main component the mechanisms of memory and learning.

The aim of this thesis is the creation of a system which will promote in a functional but also morphological way both the learning and architectural experience. This system, through mental training, will achieve the recovery of patients from injuries or other neurodeteriorating problems of the nervous system which are associated with sensory neurons and motor neurons. The aim of the system is to adjust the activity of certain parts of the brain and cause changes in its activity through learning and experience.

 

Πρόταση – Λειτουργία, ©Αντωνίου Κρίστια

The system aims for the immediate diagnosis and the essential treatment of the patients, combining with this continuous research in the field of neuroscience and psychoanalysis. It consists of five cores, those of research, diagnosis, recovery, residence and offices.

The research department, taking advantage of advanced technology and robotics, is trying to apply new methods of therapies through the monitoring of the patients. The core aim of the rehabilitation is the recovery of the functional abilities of the person, both of movement and mental, through the training of the neurons. The regularity of the visit of patients at the Centre is different for each person. In some cases, patients can remain at the Centre if this is deemed necessary.

 

Φωτορεαλιστική απεικόνιση, © Αντωνίου Κρίστια

The point of intervention is located in the town of Limassol, opposite the General Hospital so that it may have immediate interaction with it and so be an extension of it functions.

The morphological approach of this proposal has been made according to the anatomy of the neurons, which consists of the soma, a large central part which includes the nucleus of the cell, the dendrites, which are short cell branch extensions, and the synapses. Every neuron has many dentrites with many branches. These structures form the network with which the neurons receives signals from other cells. In this manner the nerve cells connect, are interwoven and cooperate between them to send information from the periphery to the brain and vice-versa. At the end of the dentrites are the synapses through which the cell receives or sends signals. An important role in the development of the form was also played by things such as organicity, fluidity, movement and the asymmetry, points which characterise a biological neuron network.

 

Πρόταση – Μορφολογία, © Αντωνίου Κρίστια

For the promotion of the form, the areas where the cores/nucleus of the activities are situated, are raised forming convex surfaces, while the parts of the surfaces which border with the nucleus, form concave surfaces. The form appears to be rising from the ground and makes uncertain the boundaries between the natural and the man-made. The nucleus of the central activities are then connected by flowing incisions which makes possible the communication between them. In this way, the nucleuses connect, interweave and cooperate between them, offering the user a flowing course in the place where it offers at its every point a different experience and view of the environment.

The composition, with its characteristics of movement, fluidity and asymmetry, is in contrast to the strong absolute and strict frame of the existing hospital.  Wanting to surpass the typical form of such a health centre, it penetrates into the ground unifying the environment and the natural element with itself, which could form the basis of a more successful therapy for the patients, on a mental as well as a bodily level. Apart from the direct view of the natural environment, the view of the city has also been taken into consideration from the point of intervention. The form opens at these points, limiting the optical view of the user with the hospital. At the point of the main entrance, the building extends to form a flowing passage which turns towards the hospital but also enters its boundaries. This side of the building acquires a public character, and invites the user. In contrast, the left side of the building adopts a more private character, since it includes the residences and rehabilitation, above ground and underground respectively. The entrance to the building, apart from the covered walkway, is also possible from the underground car park which is located at the south side, or from the accident and emergency entrance opposite the main entrance of the hospital.

 

Σχεδιασμός, © Αντωνίου Κρίστια

Waiting rooms, diagnostic rooms and the foyer were placed on the ground floor of the building. Two corridors connect these spaces. One corridor connects the foyer with the diagnostics rooms and is of a public nature, and the other connects the waiting rooms with the diagnostics rooms and is of a private nature. There is also a direct link between the foyer and the offices in the basement, as well as between the public corridor towards the one at the basement which joins the halls for rehabilitation and research.

 

Φωτορεαλιστική απεικόνιση, ©Αντωνίου Κρίστια

ελληνικό κείμενο

 

Το ερέθισμα για αυτή τη διπλωματική εργασία προήλθε μέσα από τα πεδία της νευροεπιστήμης και της ψυχανάλυσης και ειδικότερα από την έννοια της νευρωνικής  πλαστικότητας.  Η πλαστικότητα του εγκεφάλου αναφέρεται στην ικανότητα του νευρικού συστήματος να αλλάζει τη δομή και τη λειτουργία του καθ ‘όλη τη ζωή του, ως αντίδραση στην ποικιλομορφία του περιβάλλοντος.

Η διερεύνηση ξεκινά με την ανάλυση του νευρικού συστήματος το οποίο  αποτελεί το σύστημα που ρυθμίζει και ελέγχει την λειτουργία όλων των οργάνων του ανθρωπίνου σώματος, καθώς επίσης και την μεταξύ τους αρμονική συνεργασία. Αποτελεί επίσης την έδρα των ψυχικών λειτουργιών και επιπλέον μέσω των αισθητήριων οργάνων συμβάλλει στην αντίληψη του περιβάλλοντος από τον άνθρωπο. Λειτουργική μονάδα του νευρικού συστήματος αποτελεί ο νευρώνας. Οι νευρώνες χωρίζονται σε τρείς κατηγορίες, τους αισθητήριους, τους ενδιάμεσους και τους κινητικούς. Οι αισθητήριοι  νευρώνες αντιδρούν σε μεταβολές του φωτός, του ήχου, σε μηχανικά και χημικά ερεθίσματα υπηρετούν την αίσθηση της όρασης, της ακοής, της αφής, της όσφρησης και της γεύσης. Οι Κινητικοί νευρώνες, ελέγχουν τη δραστηριότητα των μυών, εμπλέκονται σε όλα τα είδη συμπεριφοράς και της ομιλίας.

Σε περίπτωση τραυματισμού ή κάποιας ασθένειας, η επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων μπορεί να επηρεαστεί αλλά ακόμα και να χαθεί. Αυτό προκαλεί μορφές νοητικής πτώσης, προβλήματα προσοχής, δυσκολία μνήμης ή και κίνησης. Η ικανότητα του εγκεφάλου, ωστόσο, να τροποποιεί δομικά και λειτουργικά το δίκτυο των νευρώνων του, παρέχει τη δυνατότητα στο άτομο να ανακάμψει μέσα από την εκ νέου εκπαίδευση τους. Η ικανότητα αύξησης της επικοινωνίας των συνοπτικών επαφών μεταξύ των νευρώνων, αλλά και η παραγωγή νέων νευρώνων οφείλεται στην πλαστικότητα του εγκεφάλου η οποία αποτελεί κύριο συστατικό των μηχανισμών μνήμης και μάθησης. Επομένως, το  δίκτυο των νευρώνων μπορεί να ρυθμιστεί μέσα από το δυναμικό της μάθησης και της εμπειρίας.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία ενός συστήματος που θα προάγει λειτουργικά αλλά και μορφολογικά την μάθηση και την αρχιτεκτονική εμπειρία. Το σύστημα αυτό μέσα από τη νοητική προπόνηση θα επιτυγχάνει την αποκατάσταση ασθενών μετά από τραυματισμούς ή άλλες νευροεκφυλιστικές βλάβες του νευρικού συστήματος, που σχετίζονται με αισθητήριους ή κινητικούς νευρώνες. Σκοπός του συστήματος είναι να ρυθμίσει τη δραστηριότητα συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου και να οδηγήσει σε αλλαγές στη δραστηριότητα του, μέσα από τη μάθηση και την εμπειρία.

Το σύστημα στοχεύει στην άμεση διάγνωση και την απαραίτητη θεραπεία των ασθενών συνδυάζοντας παράλληλα τη συνεχή έρευνα στο πεδίο της νευροεπιστήμης αλλά και της ψυχανάλυσης. Αποτελείται από πέντε πυρήνες, τον πυρήνα έρευνας, διάγνωσης, αποκατάστασης, διαμονής και γραφείων. Το ερευνητικό τμήμα αξιοποιώντας την προηγμένη τεχνολογία και ρομποτική προσπαθεί να εφαρμόσει νέες μεθόδους θεραπείας μέσα από την παρακολούθηση των ασθενών. Ο πυρήνας αποκατάστασης στοχεύει στην ανάκτηση των λειτουργικών ικανοτήτων του ατόμου, κινητικών αλλά και αντιληπτικών, μέσα από την εκπαίδευση των νευρώνων. Η συχνότητα επίσκεψης των ασθενών στο κέντρο είναι διαφορετική σε κάθε περίπτωση. Σε ορισμένες περιπτώσεις οι ασθενείς μπορούν να διαμένουν στο κέντρο εάν αυτό κριθεί απαραίτητο.

Το σημείο επέμβασης βρίσκεται στην Κύπρο στην πόλη της Λεμεσού απέναντι από το γενικό νοσοκομείο, έτσι ώστε να βρίσκεται σε άμεση αλληλεπίδραση με αυτό και να αποτελέσει μια προέκταση των λειτουργιών του.

Η μορφολογική προσέγγιση της πρότασης έγινε με βάση στοιχεία της ανατομίας του νευρώνα, που αποτελεί δομικό μέρος και λειτουργική μονάδα του νευρικού συστήματος. Κάθε νευρώνας αποτελείται από το σώμα, το μεγαλύτερο κεντρικό τμήμα που περιλαμβάνει τον πυρήνα του κυττάρου, τους δενδρίτες, σχετικά κοντές διακλαδιζόμενες κυτταρικές προεξοχές και τις συνάψεις. Ο κάθε νευρώνας έχει πολλούς δενδρίτες με πολλές διακλαδώσεις. Αυτές οι δομές αποτελούν το δίκτυο με το οποίο ο νευρώνας προσλαμβάνει σήματα από άλλα κύτταρα.  Με τον τρόπο αυτό συνδέονται, διακλαδίζονται και συνεργάζονται μεταξύ τους τα νευρικά κύτταρα για να μεταδώσουν τις πληροφορίες από την περιφέρεια προς τον εγκέφαλο και το αντίστροφο.  Στην άκρη των δενδριτών βρίσκονται οι συνάψεις μέσα από τις οποίες το κύτταρο λαμβάνει ή μεταδίδει τα σήματα.  Σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της μορφής κατείχαν επίσης στοιχεία όπως η οργανικότητα, η ροϊκότητα, η κίνηση και η ασυμμετρίας, στοιχεία τα οποία χαρακτηρίζουν ένα  βιολογικό νευρωνικό δίκτυο.

Για την ανάδειξη της μορφής οι περιοχές όπου τοποθετούνται οι πυρήνες των κεντρικών δραστηριοτήτων ανυψώνονται δημιουργώντας κυρτές επιφάνειες, ενώ τα τμημάτων του εδάφους, που γειτνιάζουν με τους πυρήνες, βυθίζονται σχηματίζοντας κοίλες επιφάνειες. Η μορφή μοιάζει να αναδύεται από το έδαφος και καθιστά ασαφή τη διάκριση των ορίων του φυσικού με το τεχνητό. Το περιβάλλον εισέρχεται στην ογκοπλασία παρέχοντας έντονα διάδραστική σχέση χρήστη – περιβάλλοντος, που ξυπνά μια αισθητηριακή εμπειρία. Οι πυρήνες των κεντρικών δραστηριοτήτων στη συνέχεια συνδέονται με ροϊκές χαράξεις για να καταστεί δυνατή η επικοινωνία μεταξύ τους. Με τον τρόπο αυτό συνδέονται, διακλαδίζονται και συνεργάζονται οι πυρήνες μεταξύ τους, παρέχοντας στο χρήστη μια ροϊκη πορεία στο χώρο που προσφέρει σε κάθε σημείο της μία διαφορετική εμπειρία και θέαση του περιβάλλοντος.

Η σύνθεση με τα χαρακτηρηστικά της κίνησης, της ροϊκότητας και της ασυμμετρίας αντιπαρατίθεται με το στιβαρό, απόλυτο και αυστηρό κάνναβο του υφιστάμενου νοσοκομείου. Θέλοντας να ξεπεράσει την τυπική μορφή ενός τέτοιου κέντρου θεραπείας, διεισδύει στο έδαφος ενσωματώνοντας στη σύνθεση το περιβάλλον και το φυσικό στοιχείο, το οποίο μπορεί να αποτελέσει τη βάση για μια πιο αποτελεσματική θεραπεία των ασθενών, σε ψυχικό αλλά και σωματικό επίπεδο. Εκτός από την άμεση οπτική επαφή με το φυσικό στοιχείο, λήφθηκαν υπόψη και τα σημεία θέασης της πόλης από το σημείο επέμβασης. Η μορφή ανοίγεται προς τα σημεία αυτά περιορίζοντας την οπτική επαφή του χρήστη με το νοσοκομείο. Στο σημείο της κεντρικής εισόδου ο όγκος του κτιρίου προεκτείνεται για να σχηματίσει μια στεγασμένη ροϊκή διαδρομή η οποία στρέφεται προς το νοσοκομείο αλλά και εισέρχεται μέσα στα όρια του. Η πλευρά αυτή του κτιρίου αποκτά δημόσιο χαρακτήρα και προσκαλεί τον χρήστη. Αντίθετα,  η αριστερή πλευρά του κτιρίου υιοθετεί ένα πιο ιδιωτικό χαρακτήρα αφού φιλοξενεί τους χώρους διαμονής και αποκατάστασης στο υπέργειο και στο υπόσκαφο τμήμα αντίστοιχα. Η είσοδος στο κτίριο, εκτός από τη στεγασμένη διαδρομή πεζών, γίνεται και από τον υπόγειο χώρο στάθμευσης που βρίσκεται στο νότιο τμήμα ή από την είσοδο των επειγόντων περιστατικών απέναντι από την είσοδο του κεντρικού νοσοκομείου.

Στο ισόγειο του κτιρίου τοποθετήθηκαν οι χώροι διαμονής, διάγνωσης και το φουαγέ. Για την επικοινωνία των χώρων αυτών δημιουργήθηκαν δύο διαδρομές. Η μία διαδρομή εξασφαλίζει την κίνηση μεταξύ του φουαγέ και των χώρων διάγνωσης και έχει δημόσιο χαρακτήρα και η άλλη παρέχει επικοινωνία μεταξύ των χώρων διαμονής και διάγνωσης με ένα πιο ιδιωτικό χαρακτήρα. Επίσης, άμεση επικοινωνία υπάρχει από το φουαγέ προς στον χώρο των γραφείων στο υπόγειο αλλά και από την δημόσια διαδρομή προς την αντίστοιχη διαδρομή του υπογείου που ενώνει τους χώρους αποκατάστασης και τους χώρους έρευνας.