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Efecto del ejercicio físico en la capacidad cognitiva 

de escolares durante la educación obligatoria

Effect of Physical Exercise on the Cognitive Ability 

of School Children During Compulsory Education

Efeito do exercício físico na capacidade cognitiva 

de crianças em idade escolar durante o ensino obrigatório

 

Enrique Jiménez Vaquerizo

vakerizo.sportsalud@gmail.com

 

Lcd. CC. Actividad Física y del Deporte (UEM)

Diploma de Estudios Avanzados. Suficiencia investigadora “Doctorado”

Universidad de Valladolid

Máster Universitario oficial en Neurociencia y Neuropsicología

de la Educación (rama investigación) UNIR

Máster Universitario “Alto Rendimiento Deportivo”

Comité Olímpico Español (COE) y Univ. Autónoma de Madrid

Máster Universitario “Preparación Física en Fútbol”

UCLM (INEF Toledo) RFEF (Real Federación Española Fútbol)

Máster Universitario “Entrenamiento personal / Personal Trainer”

INEF de Madrid - Univ. Politécnica Madrid

Máster en Preparación Física y Readaptación de Lesiones en Fútbol

Euroinnova Business School

Especialista Universitario en Rehabilitación deportiva

Universidad Europea Miguel de Cervantes

Máster Universitario “Pilates Matwork Stoott”

INEF-Toledo - Univ. Castilla la Mancha

(España)

 

Recepción: 30/08/2019 - Aceptación: 04/12/2019

1ª Revisión: 24/11/2019 - 2ª Revisión: 30/11/2019

 

Esta obra está bajo licencia Creative Commons

Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.es

 

Resumen

    La actividad física que realizan los niños y las niñas durante el periodo de escolarización (edades comprendidas entre 6 y 16 años) aporta grandes beneficios que influyen en su crecimiento y desarrollo saludable del sistema cardiorrespiratorio y músculo-esquelético. A su vez, diferentes investigaciones han establecido una relación entre la actividad física y el desarrollo cognitivo y desempeño académico. El objetivo del presente trabajo ha sido el de exponer datos de evidencia actuales. El propósito de este documento es la descripción general de la evidencia del efecto de las intervenciones de educación física en la capacidad cognitiva y el rendimiento académico de los niños y las niñas en edad escolar. Para ello, se diseñó una estrategia de búsqueda, basada en la selección de buscadores científicos, la identificación de las palabras clave mediante descriptores Decs/Mesh y el establecimiento de unos criterios de inclusión y exclusión. Los resultados proporcionaron un total de ocho referencias que fueron analizadas y discutidas posteriormente. Tras el análisis de los resultados, y el desarrollo de la discusión se ha podido concluir que, se puede establecer una relación entre Actividad Física (AF) y una mejora académica en el área de las matemáticas así como que más horas de educación física aumentan el rendimiento académico, constatando el efecto positivo sobre la actividad neuronal asociada a los procesos de atención y memoria.

    Palabras clave: Educación Física. Actividad física. Función cognitiva. Rendimiento académico. Neuroeducación. Niños y Niñas. Adolescentes.

 

Abstract

    The physical activity carried out by children during the schooling period (ages between 6 and 16 years old) provides great benefits that influence their growth and healthy development of the cardio respiratory and musculoskeletal system. In turn, different investigations have established a relationship between physical activity and cognitive development and academic performance. The objective of this work has been to expose current evidence data. The purpose of this document is the general description of the evidence of the effect of physical education interventions on cognitive ability and academic performance of school-age children. To do this, a search strategy was designed, based on the selection of scientific search engines, the identification of keywords using Decs/Mesh descriptors and the establishment of inclusion and exclusion criteria. The results provided a total of eight references that were analyzed and discussed later. After the analysis of the results, and the development of the discussion, although it is possible to establish a relationship between Physical Activity (FA) and an improvement academic in the area of ​​mathematics, that more hours of physical education increase academic performance, confirming the positive effect on neuronal activity associated with attention and memory processes.

    Keywords: Physical Education. Physical activity. Cognitive function. Academic achievement. Neuroeducation. Children. Adolescents.

 

Resumo

    A atividade física realizada por meninos e meninas durante o período escolar (idades entre 6 e 16 anos) traz grandes benefícios que influenciam seu crescimento e desenvolvimento saudável do sistema cardiorrespiratório e musculoesquelético. Por sua vez, diferentes investigações estabeleceram uma relação entre atividade física e desenvolvimento cognitivo e desempenho acadêmico. O objetivo deste trabalho foi apresentar dados de evidências atuais. O objetivo deste documento é a descrição geral da evidência do efeito de intervenções de educação física na capacidade cognitiva e no desempenho acadêmico de crianças em idade escolar. Para isso, foi elaborada uma estratégia de busca, baseada na seleção de mecanismos de busca científica, na identificação das palavras-chave por meio de descritores Decs/Mesh e no estabelecimento de critérios de inclusão e exclusão. Os resultados forneceram um total de oito referências que foram analisadas e discutidas posteriormente. Após a análise dos resultados e o desenvolvimento da discussão, concluiu-se que uma relação entre Atividade Física (AF) e um aprimoramento acadêmico na área da matemática pode ser estabelecida, bem como mais horas de educação física aumentam a desempenho acadêmico, confirmando o efeito positivo sobre a atividade neuronal associada aos processos de atenção e memória.

    Unitermos: Educação Física. Atividade física. Função cognitiva. Rendimento acadêmico. Neuroeducação. Meninos e meninas. Adolescentes.

 

Lecturas: Educación Física y Deportes, Vol. 24, Núm. 259, Dic. (2019)


 

Introducción

 

    La concepción curricular de la Educación Física del siglo XXI, trasciende más allá del mero adiestramiento corporal, entrenamiento sistemático y la evaluación exclusiva de los test de condición física, asumiendo el conocimiento de la conducta motriz como organizador significante del comportamiento humano valorando actitudes, valores y normas con referencia el cuerpo y a la conducta motriz.

 

    Se considera Actividad física (AF) a cualquier movimiento corporal producido por los músculos esqueléticos que exija gasto de energía.

La "actividad física" no debe confundirse con el "ejercicio". Este es una variedad de actividad física planificada, estructurada, repetitiva y realizada con un objetivo relacionado con la mejora o el mantenimiento de uno o más componentes de la aptitud física.

 

    Entendemos por Ejercicio físico: como una actividad planificada, estructurada y repetitiva, cuyo fin es mantener y mejorar nuestra forma física; entendiendo por forma física el nivel de energía y vitalidad que nos permite llevar a cabo las tareas cotidianas habituales, disfrutando activamente de nuestro ocio, disminuyendo las enfermedades derivadas de la falta de actividad física y desarrollando al máximo nuestra capacidad intelectual.

 

    Asimismo el termino Activación Física comprende un conjunto de movimientos del cuerpo obteniendo como resultado un gasto de energía mayor a la tasa de metabolismo basal.

 

    Los organismos superiores tienen una capacidad excepcional para adaptarse al entorno utilizando modificaciones en el comportamiento que resultan del nuevo aprendizaje y las experiencias pasadas. Esta capacidad, llamada memoria, y el proceso de adquisición de nueva información, llamado aprendizaje, se volvieron vitales a lo largo de la evolución de la especie. Existen distintos tipos de memoria, que pueden clasificarse brevemente de acuerdo con el tiempo de retención (memorias a corto y largo plazo) o la naturaleza de la memoria (memoria de trabajo y memorias declarativas o no declarativas).

 

    Existe evidencia que ha indicado que el ejercicio físico puede ser una forma eficaz de preservar la salud cerebral y la función cognitiva en condiciones normales o de enfermedad, incluso proteger contra el deterioro cognitivo y las enfermedades neurodegenerativas (Cassilhas, Tufik y de Mello, 2016; Parks et al., 2018). Estudios recientes han relacionado el ejercicio físico con el aprendizaje espacial y la memoria, que se basan fundamentalmente en el hipocampo. (Cui et al. 2018; de Senna et al., 2017; Khodadadi et al., 2018)

 

    En el ámbito de la educación formal, las habilidades cognitivas son cruciales para la preparación escolar y el rendimiento académico (Shaul y Schwartz, 2014; Schneider y Niklas, 2017). Esta ventana de desarrollo representa una gran oportunidad para la plasticidad dependiente de la experiencia (Mills et al., 2016), ya que la estructura y la organización funcional del cerebro puede ser influenciada positivamente a través de condiciones ambientales enriquecidas como, por ejemplo, la AF. (Di Feo y Shors, 2017)

 

    Los beneficios para la salud física y mental de la AF son ampliamente reconocidos (Biddley Asares, 2011; Poitras et al., 2016) pero se sabe menos sobre sus efectos potenciales en el rendimiento cognitivo y académico. Durante la última década, se han publicado una serie de revisiones e informes sobre este tema (Castelli et al., 2014; Chu, Chen, Pontifex, Sun y Chang, 2016; Hillman, Erickson y Kramer, 2008), que concluyen principalmente que la AF se asocia positivamente con la cognición y con la salud cerebral estructural y funcional, y se da más una asociación neutral con el rendimiento académico de los niños y las niñas. (Donnelly et al., 2016)

 

    Pero no todas estas revisiones fueron sistemáticas, o se centraron exclusivamente en los estudios de intervención. Por encima de todo, la mayoría de las revisiones resumieron la evidencia existente a nivel de estudio por lo que, si un estudio trasladaba una asociación significativa de AF con una, pero no con todas las medidas de resultado, se clasificaba como un estudio "positivo". Además, la mayoría de las revisiones concluyeron que muchos aspectos de esta relación siguen sin estar claros y que se necesitan más investigaciones para dilucidar la naturaleza de la relación.

 

    El objetivo del estudio es contribuir al campo de la investigación y exponer datos de evidencia actuales, basándonos en una descripción general de la evidencia del efecto de las intervenciones de educación física en la capacidad cognitiva y el rendimiento académico de los niños y las niñas en edad escolar.

 

Método

 

    La búsqueda bibliográfica se realizó utilizando Medline, PsycINFO, CINAHL, SCOPUS, WOS y el Registro Cochrane de Ensayos Controlados utilizando el método de búsqueda PICO (población, intervención, control/comparación, resultado). Las palabras de búsqueda fueron: niños/niñas, adolescentes, jóvenes, ejercicio, actividad física, entrenamiento físico, deporte, educación física, rendimiento académico, capacidad cognitiva, cognición, memoria, rendimiento escolar, concentración y atención, tanto en inglés como en español.

 

    Esta revisión incluye estudios de intervención aleatorios con grupos de intervención y control paralelos. Los estudios debían trasladar datos sobre el ejercicio físico, funciones cognitivas, como la memoria o la atención, o el rendimiento académico en niños y niñas o adolescentes en edad escolar sana (de 7 a 18 años). Los estudios de entrenamiento físico debían registrar datos sobre puntajes de exámenes estandarizados o habilidades académicas y las medidas de referencia y posteriores a la intervención de los resultados clave. Sólo se incluyeron estudios sobre niños y niñas sin estados patológicos.

 

    La búsqueda inicial se realizó en noviembre de 2018 y finalizó a principios de diciembre. En abril de 2019 se llevó a cabo una búsqueda adicional bajo los mismos parámetros, para identificar los artículos posiblemente perdidos durante la primera búsqueda. Después de la búsqueda por ordenador, se realizó una búsqueda manual de informes adicionales a partir de listas de referencias de revisiones anteriores. El enfoque en la búsqueda de la literatura fue en ensayos controlados aleatorios (ECA). Sólo se revisaron documentos escritos en inglés y español. La estrategia aplicada proporcionó un vasto número de referencias susceptibles de elegibilidad. Tras la aplicación de las limitaciones de búsqueda (criterios de inclusión y exclusión) se procedió a la selección de documentos para un análisis más exhaustivo, a través de la lectura de abstracts y texto en los casos convenientes con un total de 8 referencias para su discusión.

 

Resultado

 

    El número de participantes incluidos en los estudios de intervención varió de 16 a 1955, y la edad de referencia de los participantes fue de 3 a 16 años. La mayoría de los estudios incluidos en la revisión actual evaluaron los efectos de la AF en niños y niñas de 6 a 12 años. La mayoría de los estudios de intervención tuvieron un diseño experimental sólido, con la utilización de un diseño de ECA o un diseño de ECA en grupo y diseño de ensayo controlado y cuasi experimental. La duración más corta de la intervención fue de 1 semana, y la más larga abarcó un período de varios años. La dosis más baja de AF fue de 10 minutos por semana. Uno de los estudios implementó juegos de AF específicamente diseñados para desafiar las funciones ejecutivas básicas de una manera general. La mayoría de los estudios implementaron sesiones de AF separadas.

 

Figura 1. Diagrama de flujo

 

Discusión

 

    Se resume la evidencia actual sobre los efectos de las intervenciones de la AF en el rendimiento cognitivo y académico en niños y niñas mediante la realización de una revisión sistemática de la literatura. A continuación, se discuten los principales hallazgos de la revisión. Cuatro estudios en nuestra revisión sistemática (Hillman et al., 2014; Chaddock-Heyman et al., 2013; Resaland et al., 2016; Schmidt et al., 2015) examinaron el efecto de la AF en construcciones de rendimiento cognitivo: el 60% de los análisis mostró un efecto beneficioso significativo de la AF, lo que resultó en una evidencia no concluyente de los efectos beneficiosos de la misma en el rendimiento cognitivo. Cuatro de los 8 estudios seleccionados (Donnelly et al., 2009; Ericsson, 2008; Gao et al., 2013; Telford et al., 2012) analizaron los resultados del rendimiento académico y dos estudios fueron significativos, lo que también dio lugar a pruebas no concluyentes a nivel de resumen.

 

    Si se estratifica el nivel de resultado para el rendimiento académico, encontramos una fuerte evidencia de los efectos beneficiosos de la AF en el rendimiento en matemáticas. No hay pruebas concluyentes de los efectos beneficiosos de la AF en las pruebas que evalúan indicadores relacionados con el lenguaje. Es importante tener en cuenta que muchos estudios compararon varios tipos y dosis de actividad física entre sí y no incluyeron condiciones de control verdaderas sin AF. Esto da lugar a una gran variación en los contenidos de la intervención, así como a los contrastes entre los grupos de intervención y de control. Como tal, la conclusión de la presente revisión, se refiere a los efectos de la AF adicional o las adaptaciones del currículo de AF, como el recreo estructurado, la frecuencia/intensidad y la enseñanza especializada, las lecciones académicas activas sobre el rendimiento cognitivo o académico, pero no sobre los efectos de la (AF) en sí.

 

    Aunque no encontramos evidencia de efectos beneficiosos sobre el rendimiento cognitivo o el rendimiento académico general, se encontraron pruebas sólidas de los efectos beneficiosos de la AF en el rendimiento en matemáticas (Donnelly et al., 2009; Ericsson, 2008; Gao et al., 2013; Telford et al., 2012). Curiosamente, los cuatro estudios que informaron efectos beneficiosos en el rendimiento en matemáticas, evaluaron los programas de intervención con una frecuencia mínima de tres sesiones por semana y una duración mínima del programa de dos años escolares.

 

    El rendimiento cognitivo/académico en teoría puede mejorar a través de vías biológicas o psicosociales, y es posible y probable una interacción entre ambas. La evidencia para apoyar estos mecanismos propuestos es escasa. Dos de los estudios examinaron los correlatos funcionales del cerebro que pueden subyacer a los efectos de la AF sobre el rendimiento cognitivo (Chaddock et al., 2013; Hillman et al., 2014). Sus hallazgos proporcionaron evidencia de un uso más eficiente de los recursos neuronales que subyacen a las funciones ejecutivas después de la participación en las intervenciones de la AF. Chaddock y sus colegas (2013) expresaron que una intervención de AF puede resultar en un reclutamiento más similar a un adulto de regiones cerebrales prefrontales, lo que es importante para muchos aspectos de las funciones ejecutivas. Aun así se necesita más investigación para comprender los mecanismos que subyacen a los efectos potenciales de la AF en el rendimiento cognitivo.

 

    Podemos comprobar cómo existen referencias relacionadas con la dilucidación de los efectos relacionados con la AF y los mecanismos celulares y moleculares, así como del posible papel mediador de los profesionales de la psicología y su labor en la potenciación y comprensión de los roles de pertenencia social en la mejora del rendimiento cognitivo y académico.

 

    Por otro lado, el efecto de los diferentes tipos de AF en el rendimiento cognitivo requiere una investigación más a fondo. El estudio de Schmidt et al. (2015) sugirió efectos más grandes de las formas de ejercicio coordinativo o perceptivo-motor en el rendimiento cognitivo, particularmente en las funciones ejecutivas, que el ejercicio aeróbico. Los efectos diferenciales entre los diferentes tipos de ejercicio pueden deberse a varias razones. La variabilidad de la práctica que es fundamental para la coordinación y el entrenamiento perceptivo-motor, por ejemplo, puede ser una interfaz entre la promoción del desarrollo motor y cognitivo. (Resaland et al., 2016)

 

    Trabajos de investigación trasversales en el mundo de la neurociencia y la activación neuronal constataron que una buena condición física está íntimamente relacionado con un incremento en el volumen de los ganglios basales (Chaddock et al., 2010a) y el volumen del hipocampo (Chaddock et al., 2010b). Constatando dicha certeza, estarían implicadas en la elección de acciones y el aprendizaje de recompensa (Chaddock et al., 2010a); el desarrollo de la memoria, en lo concerniente a los procesos de vinculación relacional pondría en valor la eficiencia y desarrollo exitoso de la memoria (Chaddock et al., 2010b), procesamiento de la información, aprendizaje y control cognitivo (Chaddock et al., 2013) y procesamiento aritmético (Chaddock et al., 2015). En la misma línea de investigación y atendiendo a las demandas de la nueva neurociencia aplicada a la educación física, se aplicaron protocolos de investigación donde analizaron la relación entre la condición física y la función cerebral de los niños y las niñas (Berchicci et al., 2015; Huang et al., 2015; Moore et al., 2014) y el ejercicio aeróbico y la función cerebral de los niños y las niñas (Davis et al., 2011; Hillman et al., 2014; Khan et al., 2014; St-Louis-Deschênes et al., 2015).

 

    En la búsqueda por obtener evidencias científicas se puede constatar que aun habiendo estudios que intentan correlacionar práctica de actividad física con desarrollo de la plasticidad neuronal o desarrollo de capacidades cognitivas no se puede decir que se hayan establecido parámetros de desarrollo como intensidad, duración o frecuencia de realización de la práctica (Dietrich y Audiffren, 2011). Este hecho fue constatado posteriormente por Castelli donde evidenciara falta de rigor sobre los efectos de la dosis-respuesta de la Actividad Física. (Castelli et al., 2014)

 

    Investigaciones recientes en neurociencia y psicobiología en el campo de la didáctica y la mejora del rendimiento escolar nos muestran diferentes pautas para mejorar el rendimiento académico de enseñantes y alumnos a corto y medio plazo.

 

    Entre las evidencias constatadas, sitúan la práctica regular de ejercicio físico, en concreto el ejercicio físico aeróbico beneficia las capacidades cerebrales tanto en el niño y la niña como en adultos y adultas. Quienes tienen una actividad física semanal más intensa tienen también una mejor memoria y mayor flexibilidad y velocidad de procesamiento de información mental. Incluso 30 únicos minutos de marcha en bicicleta o carrera al día pueden ser suficientes para mejorar el tiempo de reacción y la velocidad de procesamiento de la información en el cerebro.

 

    Ello es posible porque la actividad física genera un factor neurotrópico derivado del cerebro. El acrónimo responde al término en inglés: brain-derived neurotrophic factor (BDNF), una proteína del cerebro que aumenta la plasticidad o capacidad de las neuronas para formar conexiones entre ellas, el número de las que nacen diariamente y la vascularización y aporte de sangre que reciben. La actividad física, en definitiva, genera una especie de lubricante que facilita el funcionamiento de la maquinaria cerebral para aprender, formar memorias y recordar. (Morgado, 2014)

 

    La práctica regular de ejercicio físico permite desarrollar la memoria de trabajo, incrementa la actividad de las cortezas prefrontal y parietal del cerebro de las que depende y aumenta también las conexiones neuronales entre ambos hemisferios cerebrales. (Morgado, 2014)

 

    Cabe destacar un estudio sobre los efectos del ejercicio físico sobre el rendimiento atencional ante estímulos visuales, rendimiento académico y salud mental llevado a cabo por el profesor Francesc Llorens en colaboración con la Universidad Internacional de Valencia donde constata que los esfuerzos puntuales provocan un beneficio, ya que se reduce la captura atencional y el procesamiento de los estímulos irrelevantes, es decir, los participantes se distraen menos después del esfuerzo. De igual forma constata la reducción del estrés, la ansiedad y una mejora en los estados de ánimo, contribuyendo todo ello a crear un clima motivacional y emocional positivo ante la concepción de conocimientos, en este caso en la escuela e institutos, de ahí la importancia de la Educación Física en la educación integral en los diversos currículos de los sistemas educativos públicos. (Llorens, 2015)

 

    El trabajo más significativo y a falta de contrastar con más trabajos que desarrollen dichas hipótesis lo situamos en lo llevado a cabo por Hillman et al. (2014) y Ardoy et al. (2014), quienes demuestran que más horas de Educación Física aumentan el rendimiento académico. Dicho estudio evaluó el efecto de la actividad física sobre la actividad neuronal asociada a los procesos de atención y memoria; la actividad física mejoró el rendimiento cognitivo y la función cerebral durante las tareas que requieren un mayor control ejecutivo, con lo que la actividad física mejora la cognición y salud cerebral de los niños y las niñas en su infancia. Un aumento de la intensidad de horas de Educación Física en el currículo escolar tiene efectos positivos en el rendimiento cognitivo de los alumnos, mejorando el promedio de notas de todas las asignaturas.

 

    Se necesitan más investigaciones para establecer cuáles formas de ejercicio son más atractivas y tienen mayores efectos sobre el rendimiento cognitivo y académico.

 

Conclusiones

 

    Sobre la base de los ocho estudios de intervención, encontramos evidencia no concluyente de un efecto beneficioso de las intervenciones de AF en el rendimiento cognitivo y académico general en niños y niñas. Sin embargo, con base en los resultados académicos relacionados con las matemáticas, encontramos evidencia sólida de los efectos beneficiosos de la AF. Se necesitan más estudios de intervención de alta calidad para establecer una relación causal potencial entre la AF y el rendimiento cognitivo y académico. Muchos aspectos de esta posible relación siguen sin estar claros: las prioridades de investigación basadas en la opinión de expertos resaltan la necesidad de futuras investigaciones sobre la causalidad de la relación 'AF-rendimiento cognitivo', incluidos los estudios experimentales sobre las características de la AF (por ejemplo, qué tipo, duración e intensidad es más efectivo), estudios sobre moderadores relevantes (por ejemplo, edad, género, nivel socioeconómico) y los mecanismos subyacentes. Al dar prioridad a las preguntas de investigación más importantes y formular recomendaciones, se espera guiar a la realización de pruebas de alta calidad para dilucidar mejor la relación entre (AF) y el rendimiento cognitivo/académico.

 

    Con respecto a las fortalezas y debilidades del estudio, un punto fuerte de la revisión es que solo incluimos estudios de intervención, lo que nos permite sacar conclusiones sobre los efectos de las intervenciones de AF en el rendimiento cognitivo y académico.

 

    Una de las principales debilidades es que se han basado las conclusiones en los hallazgos a nivel del estudio (es decir, si un estudio informó los efectos beneficiosos de una intervención en una de las medidas de resultado, pero no en todas, el estudio se calificó como "positivo"), y no se ha realizado un análisis de calidad metodológica exhaustivo.

 

Referencias

 

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Lecturas: Educación Física y Deportes, Vol. 24, Núm. 259, Dic. (2019)

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