Efectos del entrenamiento físico aeróbico  sobre el funcionamiento cognitivo
	Universidad de Los Lagos Departamento Ciencias de la Actividad Física, Osorno (Chile)	M.Sc. Rodrigo Ramírez Campillo Lic. Claudia Ximena Rodríguez Acuña r.ramirez@ulagos.cl
	Resumen           Objetivo: analizar el efecto de un programa de entrenamiento físico aeróbico sobre el funcionamiento cognitivo de escolares. Métodos: participaron en el estudio 32 sujetos (hombres y mujeres), divididos en un grupo experimental (n=16; 12,5±0,72 años de edad; peso 51,2±6,2 kg; talla 156,7±6,9 cm) y un grupo control (n=16; 12,8±0,77 años de edad; peso 47,3±7,4 kg; talla 156,7±7,3 cm). Todos los sujetos se sometieron a un test (Batería Evalua 6 y 8) para determinar su nivel de desarrollo cognitivo (memoria, atención y concentración) y a un test para determinar su rendimiento aeróbico (test de Leger), tanto en el pre y post de un periodo de entrenamiento físico. El entrenamiento duró 8 semanas. La frecuencia de entrenamiento fue de 3 sesiones/semana, cada una con una duración de 20-40 minutos, donde se realizaban, principalmente, ejercicios aeróbicos. La intensidad de entrenamiento se controló a través de la Escala de Percepción Subjetiva del Esfuerzo de Borg. Para el análisis de los resultados se emplearon las herramientas estadísticas media, desviación típica, mínimos, máximos y ANOVA de dos factores de medidas repetidas. El valor de significación estadística utilizado se estableció en p<0.05. Resultados: los sujetos del grupo experimental mostraron un incremento significativo en su rendimiento aeróbico entre el periodo pre y post entrenamiento (6,7±2,0 minutos pre - 9,4±2,9 minutos post; p<0.05), a diferencia de los sujetos del grupo control, quienes no muestran variaciones (6,4±1,4 minutos pre - 6,7±1,1 minutos post; p>0.05). En el test de funcionamiento cognitivo, se observó que en el periodo pre entrenamiento no existían diferencias significativas entre ambos grupos, pero en el periodo post entrenamiento el grupo experimental presentó una mayor puntuación en el test de funcionamiento cognitivo vs. grupo control (89,6±5,7% de respuestas correctas vs. 71,9±15% de respuestas correctas; p< 0.05). Conclusión: el entrenamiento físico aeróbico puede ser una estrategia de utilidad para incrementar el rendimiento aeróbico y el funcionamiento cognitivo en niños en edad escolar.           Palabras clave: Funciones cognitivas. Entrenamiento aeróbico. Niños. Rendimiento académico.
	http://www.efdeportes.com/ EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 15, Nº 149, Octubre de 2010. http://www.efdeportes.com/

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Introducción

    El cuerpo humano ha evolucionado para ser físicamente activo. En otras palabras, nuestro cuerpo necesita la actividad física para mantenerse sano, tanto física como sicológicamente. Se ha demostrado que la actividad física es importante para el bienestar psicológico infantil. Los niños y niñas con niveles de actividad física más bajos presentan prevalencia más elevada de trastornos emocionales y psicológicos. El deporte y el ejercicio proporcionan un medio importante para que niños, niñas y adolescentes tengan éxito, lo que contribuye a mejorar su bienestar social, su autoestima y sus percepciones sobre su imagen corporal y su nivel de competencia. Además, los niños y niñas con niveles de actividad física más elevados presentan más posibilidades de tener un mejor funcionamiento cognitivo (Aznar, S., Webster, T et al, 2005). Las funciones cognitivas son consideradas pre-requisitos básicos de la inteligencia. La adquisición de las funciones y procesos cognitivos sirven para la interiorización de la información y permiten la autorregulación del organismo. La interiorización es el pilar básico del aprendizaje y de la adaptación y, por tanto, de la inteligencia (Feuerstein, R.)

    Se ha planteado que el cerebro puede modificar sus conexiones interneuronales (plasticidad neural) bajo diferentes estímulos, entre ellos el ejercicio físico, lo que podría influir sobre las funciones cerebrales (Ramírez, W. et al., 2004). Estudios en ratones demostraron que la actividad física aumentaba la secreción de factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF - por sus siglas en ingles brain-derived neurotrophic factor), una neurotrofina relacionada con la plasticidad neural, localizada principalmente en el hipocampo y en la corteza cerebral. El BDNF mejora la supervivencia de las neuronas tanto in vivo como in vitro, además, puede proteger al cerebro frente a la isquemia y favorece la transmisión sináptica. La actividad física provocaría que el músculo segregue IGF-1 (un factor de crecimiento similar a la insulina), que entra en la corriente sanguínea, llega al cerebro y estimula la producción del factor neurotrófico cerebral. Se ha descrito que la administración periférica de IGF-1 ejerce potentes efectos terapéuticos en varios modelos de daño cerebral. También se ha discutido la posibilidad de que el IGF-1 pueda tener valor terapéutico en enfermedades relacionadas con el hipocampo, en particular aquellas con afectación de los procesos de memoria. Así, el ejercicio físico podría ayudar a conservar en mejores condiciones la función cognitiva y sensorial del cerebro. Estos hallazgos ofrecen a la actividad física un rol potencial en enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer, Parkinson, entre otras. En forma similar, existe evidencia empírica importante, que sugiere que la actividad física puede mejorar las funciones cognitivas y propiciar un mejor bienestar en personas con ansiedad, depresión o estrés (Ramírez, W. et al., 2004). También, el ejercicio físico (caminata en treadmill) podría ayudar a mejorar la atención y a controlar ciertos movimientos en niños y niñas con déficit atencional con hiperactividad (Araya, G., Campos C., 2003)

    Sanabria (1995), mediante la realización de un meta análisis sobre los efectos de la actividad física en la función cerebral, determinó que el ejercicio aeróbico, tanto agudo como crónico, produce un efecto significativo sobre los diferentes procesos cognitivos (tiempo de reacción, memoria, inteligencia y creatividad). En forma similar, un meta análisis, donde se obtuvieron tamaños de efecto de 134 investigaciones, que habían analizado el impacto del ejercicio físico sobre el funcionamiento cognitivo, determinó que el efecto del ejercicio era pequeño pero significativo, significando esto que existiría una relación entre actividad física-deportiva y capacidad para razonar o resolver problemas que requieren habilidades como la memoria (Araya, G., Campos C., 2003). Si bien existe evidencia que apunta hacia un efecto directo del ejercicio sobre el rendimiento cognitivo, se debe considerar que el efecto también podría ser indirecto. Al respecto, se ha señalado que existiría una relación inversa entre el nivel de energía gastada por escolares fuera del salón de clase y el nivel de aburrimiento de estos dentro del aula. Esto podría significar que un mayor nivel de gasto energético fuera del salón de clases ayudaría a incrementar el nivel de atención de los escolares al interior del aula, lo cual implicaría un efecto indirecto de la actividad física sobre el funcionamiento cognitivo (Ramírez, W. et al., 2004).

    Las modalidades de actividad física relacionadas con el funcionamiento cognitivo han sido principalmente aeróbicas, con duraciones de dos o más meses, frecuencias de 3 a 4 sesiones/semana, 50 a 90 minutos/sesión, 60-80% de la frecuencia cardíaca máxima (Araya, G., Campos C., 2003). Estas modalidades de actividad física también podrían influir en el rendimiento académico de escolares, especialmente en asignaturas como matemáticas, química, biología y lenguas extrajeras (Ramírez, W., et al. 2004).

    Para comprobar la posible influencia del entrenamiento físico sobre el funcionamiento cognitivo de escolares, se llevo a cabo la presente investigación.

Métodos

    El objetivo de la investigación fue determinar el efecto de un programa de entrenamiento físico aeróbico sobre el funcionamiento cognitivo de niños y niñas de séptimo año escolar básico. Para tratar de alcanzar el objetivo se desarrolló una investigación longitudinal, cuantitativa y de intervención.

Sujetos

    En la investigación participaron inicialmente 44 sujetos escolares de séptimo año básico, pertenecientes al Colegio Emprender de la comuna de Osorno (Región de Los Lagos, Chile). Entre los sujetos se encontraban tanto damas como varones, con un promedio de edad de 12,5 ± 0,72 años. Cada sujeto firmó un consentimiento informado de participación en la investigación, al igual que su apoderado, luego de haber sostenido una reunión con el investigador principal, el cual explicó el objetivo y procedimientos del estudio. Durante el transcurso de la investigación se produjo una muerte experimental de 12 sujetos, por lo que la muestra final fue conformada por 32 sujetos. Los 32 sujetos fueron divididos en 2 grupos: grupo experimental (n=16) y grupo control (n=16), ambos constituidos por 10 damas y 6 varones. Las características generales de los sujetos participantes en el estudio se detallan en las tablas 1 y 2.

Tabla 1. Características generales de los sujetos (n = 16) del grupo experimental
	n	Media	Desviación Típica	Mínimo	Máximo	Rango
Edad (años)	16	12,5	0,72	12,0	14,0	2,0
Peso (kg)	16	51,2	6,2	37,5	65,0	27,5
Talla (cm)	16	156,7	6,9	146,0	171,0	25,0

 

Tabla 2. Características generales de los sujetos (n = 16) del grupo control
	n	Media	Desviación Típica	Mínimo	Máximo	Rango
Edad (años)	16	12,8	0,77	12,0	15,0	3,0
Peso (kilos)	16	47,3	7,4	36,0	62,0	26,0
Talla (cm)	16	156,7	7,3	145,0	176,0	31,0

    Los sujetos del grupo experimental fueron sometidos a un plan de entrenamiento físico aeróbico de 8 semanas de duración (ver más adelante), mientras que los sujetos del grupo control mantuvieron sus estilos de vida sin modificaciones durante los 2 meses que duró el estudio.

Criterios de inclusión-exclusión

    En la investigación podían participar alumnos (damas y/o varones) de 7° año escolar básico, libres de patología que dificulte su participación en el estudio o en los test de medición aplicados.

Tipo de muestreo

    Se empleo un tipo de muestreo no probabilístico, donde los sujetos fueron escogidos según conveniencia del investigador. Si bien la muestra no fue escogida al azar, se logro una muestra homogénea, en cuanto a edad y sexo, entre grupo control y grupo experimental.

Test realizados

    Todos los test que a continuación se describen fueron aplicados a ambos grupos de investigación.

    Test Evalua-6: batería psicopedagógica que permitió evaluar las funciones de memoria, atención y concentración. En esta prueba, a partir de estímulos visuales, se valoró la capacidad del alumno(a) para mantener una atención concentrada en tareas que exigían observación analítica. Asimismo, se valoró la capacidad de memoria a corto plazo en tareas de reconocimiento. Las tareas que se le presentaron al alumno(a) fueron cuatro:

• Primera: localización rápida de dibujos idénticos a un modelo dado que exigía observación analítica y atención selectiva.

• Segunda: observación y recuerdo posterior de detalles de un dibujo.

• Tercera y cuarta: localización rápida de combinaciones de números y letras que exigían atención concentrada.

    El test Evalua-6 se aplicó en el periodo pre entrenamiento.

    Test Evalua-8: batería psicopedagógica, donde se evalúan las funciones de atención y concentración. En esta prueba, a partir de estímulos visuales, se valora la capacidad del alumno(a) para mantener una atención concentrada en tareas que exigen observación analítica. Las tareas que se le presentan al alumno(a) son dos:

• Primera: identificación de los errores que se cometan en una asociación letra- dibujo.

• Segunda: localización rápida de dibujos idénticos a un modelo dado, que exigen observación analítica y atención selectiva.

    El test Evalua-8 se aplicó en el periodo post entrenamiento.

    Tanto el test Evalua-6, como Evalua-8, comprendían tareas que debían ser completadas en un tiempo determinado (determinado mediante cronómetro manual). Ambos test fueron aplicados en una sala de clases del establecimiento al cual pertenecían los sujetos. En la misma sala se reunían grupo control y grupo experimental.

    Los resultados de los test se expresaron como porcentaje de aciertos, con respecto al total de posibles respuestas correctas en cada test.

    Test de Leger: el test se aplicó para determinar el rendimiento físico aeróbico de los sujetos. Para la ejecución del test, se utilizó una superficie de 20 m de largo por 10 m de ancho (distancia verificada mediante cinta métrica), una radio, un disco compacto con las instrucciones del test, un cronómetro, una planilla de registro y un lápiz.

    Para la ejecución del test los sujetos debían vestir ropa y calzado deportivo (buzo y zapatillas). Antes de iniciar el test cada ejecutante debió realizar un calentamiento de cinco minutos, para luego realizar ejercicios de estiramiento y movimiento articular. Luego se les explicaba el objetivo y procedimiento general del test.

    El test consistió en recorrer la distancia de 20m ininterrumpidamente, al ritmo que marcaba la grabación del disco compacto utilizado, ritmo que progresivamente iba en aumento (cada 60 segundos). En cada uno de los desplazamientos a lo largo de la línea de 20m, el sujeto debía girar y continuar su carrera. Si alguno de los sujetos se retrasaba en forma repetida en su llegada al inicio o al final de la línea de 20 m, este debía abandonar la prueba y el momento en que esto ocurría era registrado en una planilla de datos.

    El test, tanto en su versión pre como post periodo de entrenamiento, fue aplicado entre las 8 y las 12 horas y los resultados se expresaron en minutos y segundos.

Entrenamiento

    Los sujetos del grupo entrenamiento fueron sometidos a un plan de entrenamiento físico de tipo aeróbico, durante 8 semanas, con una frecuencia de 3 sesiones/semana, de 20 a 40 minutos/sesión, donde los sujetos ejercitaban en circuito, con juegos pre deportivos, trote, etc. Durante las sesiones de entrenamiento se determinaba la intensidad de esfuerzo por medio de la Escala de Percepción Subjetiva del Esfuerzo de Borg, la cual se utilizó luego de un periodo de aprendizaje por parte de los niños, para familiarizarlos con su aplicación.

Análisis estadístico

    Los resultados fueron ingresados al paquete estadístico SPSS (Statical Package for Social Sciences versión 17.0, SPSS INC, Chicago, IL, USA), analizándose mediante estadísticos descriptivos. Para determinar las diferencias de medias entre ambos grupos se utilizó una ANOVA de dos factores de medidas repetidas. El valor de significación estadística utilizado se estableció en p<0.05.

Resultados

Rendimiento físico aeróbico

    La variación individual de rendimiento físico aeróbico, entre el periodo pre y post entrenamiento, en los sujetos pertenecientes a ambos grupos, se muestra en la figura 1 (no se realiza diferenciación entre grupos).

Figura 1. Variación individual de rendimiento físico aeróbico (expresado en minutos – ver eje Y), entre el periodo pre entrenamiento (color azul)

y periodo post entrenamiento (color rojo), en los sujetos pertenecientes a ambos grupos (numerados del 1 al 32 – ver eje X)

    En su conjunto, los sujetos del grupo experimental demostraron un incremento significativo de su rendimiento físico aeróbico entre el periodo pre y post entrenamiento (6,7±2 min pre vs. 9,4±2,9 min post) (p<0.05), a diferencia de los sujetos del grupo control, los cuales no mostraron variaciones significativas en su rendimiento (6,4±1,4 min pre vs. 6,7±1,1 min post) (p>0.05).

Funcionamiento cognitivo

    La variación individual de funcionamiento cognitivo (porcentaje de aciertos, con respecto al total de posibles respuestas correctas en cada test), entre el periodo pre y post entrenamiento, en los sujetos pertenecientes a ambos grupos, se muestra en la figura 2 (no se realiza diferenciación entre grupos).

Figura 2. Variación individual de funcionamiento cognitivo (expresado como porcentaje de aciertos, con respecto 

al total de posibles respuestas correctas en cada test – ver eje Y),  entre el periodo pre entrenamiento (color azul) y 

periodo post entrenamiento (color rojo), en los sujetos pertenecientes a ambos grupos (numerados del 1 al 32 – ver eje X)

    En su conjunto, los sujetos del grupo entrenamiento demostraron un leve incremento de su funcionamiento cognitivo entre el periodo pre y post entrenamiento (82,9±9,22% pre vs. 89,6±5,7% post), aunque la variación no fue significativa (p>0.05). Por su parte, los sujetos del grupo control mostraron una leve disminución (72,8±16,9% pre vs. 71,9±15% post), variación que tampoco alcanzó significancia estadística (p>0.05). Ninguna de las modificaciones fue significativa.

    Cuando se realizaron comparaciones inter grupales, tampoco se pudo apreciar una diferencia significativa de funcionamiento cognitivo entre los grupos, en el periodo pre entrenamiento. Sin embargo, en el periodo post entrenamiento si se pudo evidenciar una diferencia significativa (p<0.05), debido a que el grupo entrenamiento presentó un leve incremento de funcionamiento cognitivo luego de las 8 semanas de intervención, mientras que el grupo control demostró una leve disminución (ver figura 3).

Figura 3. Modificaciones de funcionamiento cognitivo (eje Y) entre el periodo pre entrenamiento (1) 

y post entrenamiento (2) en el grupo entrenamiento (azul) y en el grupo control (verde)

Discusión

    El grupo experimental evidenció un aumento significativo de su rendimiento físico aeróbico luego de 8 semanas de entrenamiento, lo que podría deberse a una serie de adaptaciones, como el incremento del volumen sistólico, incremento de volumen sanguíneo, incremento de eficiencia, incremento de masa mitocondrial, mayor capilarización muscular, entre otras adaptaciones (Wilmore, J., Costill, D., 2004). Existiría una relación entre la aptitud física y los promedios de las asignaturas del segundo ciclo de la enseñanza general básica. Esto se demostró en un estudio donde participaron 340 escolares (163 mujeres y 177 varones), de entre 9 y 12 años (Araya, G., Campos, C., 2003). Si bien en el presente estudio no se estableció una relación entre el rendimiento académico y el rendimiento físico aeróbico, con base en la investigación recién citada, habría sido interesante analizar el posible efecto del mejor rendimiento aeróbico sobre el rendimiento académico de los escolares.

    El grupo experimental de la presente investigación evidenció una tendencia a incrementar su funcionamiento cognitivo, lo cual coincide con lo señalado por otros investigadores (Ramírez W. et al 2004). Por ejemplo, en un estudio realizado con escolares de un colegio público y con escolares pertenecientes a una escuela de fútbol (Valencia, España), de entre 10 y 12 años, se evidenció que la práctica físico-deportiva producía mejoras significativas en el funcionamiento cognitivo de los escolares. Los escolares que practicaban deporte de forma regular y planificada, mostraban un 15% menor tiempo de reacción (Moratal, C., Huertas, F., 2009). Un estudio de Verschuren, et al. (2007) (citado por Ploughman, M., 2008), demostró que un programa e entrenamiento de 8 meses, con una frecuencia de 2 sesiones/semana y una duración de 45 minutos/sesión, mejoraba significativamente el rendimiento aeróbico, la cognición y la calidad de vida de personas con parálisis cerebral, quienes presentaban edades entre 7 a 20 años. Es interesante señalar que luego de 4 meses de finalizada la intervención, el rendimiento aeróbico había disminuido a niveles basales, pero la cognición permanecía elevada. Si bien el entrenamiento podría tener un efecto crónico sobre el funcionamiento cognitivo, también induciría efectos agudos (Araya, G., Campos, C., 2003). Al respecto, se ha señalado (Moreira, R., Salazar, W., 2003) que los efectos agudos del ejercicio, sobre variables cognitivas, serían mayores que los efectos crónicos. En el presente estudio las mediciones de rendimiento cognitivo no se realizaron inmediatamente post sesiones de entrenamiento, por lo que se puede afirmar que la metodología de entrenamiento aplicada habría inducido modificaciones crónicas sobre el rendimiento cognitivo.

    Los estudios metaanalíticos que se han publicado en el área de cognición y ejercicio, que han incluido en su análisis estudios donde participaron sujetos menores de edad, hasta sujetos ancianos, en general coinciden en señalar que un mayor nivel de actividad física estimula el funcionamiento cognitivo (Sibley y Etnier, 2003). Los resultados de la presente investigación hacen eco de esos hallazgos y los extienden, al demostrar que el entrenamiento físico aeróbico regular, en la edad escolar, puede impactar de manera positívale funcionamiento cognitivo.

Conclusión

    Ocho semanas de entrenamiento aeróbico programado y supervisado, con una frecuencia de 3 sesiones/semana y una duración de 20 a 40 minutos/sesión, podría inducir modificaciones positivas en escolares de séptimo año básico (12 a 15 años de edad), en cuanto a su rendimiento físico aeróbico y funcionamiento cognitivo.

    No son frecuentes los estudios que analicen la relación entre entrenamiento físico aeróbico en edad escolar y funcionamiento cognitivo (Sibley y Etnier, 2003). Para futuras investigaciones, se aconseja aplicar un plan de entrenamiento en una muestra mayor de sujetos, con características similares a los del presente estudio, con la finalidad de incrementar las posibilidades de generalización de los resultados y para poder establecer de forma más exacta la relación dosis-respuesta entre ejercicio y funcionamiento cognitivo.

Referencias bibliográficas

• Araya, G., Campos, C. (2003). Rendimiento Cognitivo y Ejercicio. Escuela de Educación Física, Facultad de Educación, Universidad de Costa Rica.

• Aznar, S., Webster, T., et al. (2005). Actividad Física y Salud en la Infancia y la Adolescencia, Guía para todas las personas que participan en su educación. Ministerio de Sanidad y Consumo, Ministerio de Educación y Ciencia. Gobierno de España.

• Feuerstein, R. Documento del HADASSAH – WIZO – CANADA – RESEARCH INSTITUTE. Modificabilidad cognitiva y programa de enriquecimiento instrumental: esquema para la comprensión y práctica del modelo de Reuven Feuerstein.

• Moreira, R., Salazar, W. (2003). Efectos Crónicos y Agudos del Ejercicio en Procesos Cognitivos. Tesis para optar por el grado de Licenciatura en Educación Física, Universidad de Costa Rica.

• Ploughman, M. (2008). Exercise is brain food: The effects of physical activity on cognitive function. Developmental Neurorehabilitation.

• Ramírez, W. (2004). Algunas Incidencias de la Actividad Física y Deporte en la Cognición, Una Revisión Teórica. Revista de Estudios Sociales, Agosto, n° 18.

• Sanabria, I. (1995). Meta-análisis sobre los efectos del ejercicio en parámetros cognoscitivos. Tesis de Licenciatura en Educación Física. Escuela de Educación Física y Deportes de la Universidad de Costa Rica. San José, Costa Rica.

• Sibley, B.A., Etnier, J.L. (2003). The relationship between physical activity and cognition in children: A meta-analysis. Pediatric Exercise Science, 15, 243-256.

• Verschuren, O., Ketelaar, M., Gorter, J., Helders, P., Uiterwaal, C., Takken, T. (2007). Exercise training program in children and adolescents with cerebral palsy. A randomized controlled trial. Archives of Pediatric and Adolescent Medicine 161:1075–1081.

• Wilmore, J., Costill, D. (2003) Fisiología del Esfuerzo y del Deporte. Editorial Paidotribo.