Aktywność fizyczna a rozwój dziecka

Niepokojące dane

Współczesne młode pokolenie, w przeciwieństwie do rówieśników żyjących kilkadziesiąt lat temu, prowadzi coraz bardziej siedzący tryb życia, który często ogranicza się do czasu spędzanego przy komputerze czy telefonie. Ograniczona aktywność fizyczna lub często całkowity jej brak prowadzi do różnych problemów zdrowotnych u dzieci, w tym nadwagi i otyłości, problemów z krążeniem czy cukrzycy II typu. Co więcej, okazuje się, że siedzący tryb życia w dzieciństwie ma również negatywny wpływ na funkcjonowanie poznawcze dziecka i zakłóca prawidłowy rozwój jego mózgu.

Jak aktywność fizyczna wpływa na rozwój poznawczy dziecka?

Aktywność fizyczna ma ogromny wpływ na zdrowie i rozwój każdego organizmu, a w szczególności organizmu dziecka, którego potrzeby ruchowe są zdecydowanie większe niż dorosłego i wynoszą od 3 do 5 godzin dziennie. W okresie niemowlęcym i wczesnodziecięcym rozwój psychiczny i ruchowy dziecka są ze sobą ściśle powiązane. Oznacza to, że prawidłowy rozwój poznawczy nie jest możliwy bez odpowiedniej aktywności ruchowej, która stanowi źródło doznań prowokujących układ nerwowy dziecka do rozwoju, czyli m.in. do tworzenia nowych połączeń neuronalnych. Innymi słowy, ruch stanowi niezbędny bodziec rozwojowy, uaktywniający wszystkie procesy zachodzące w organizmie, w tym w mózgu dziecka.

Sport a oceny w szkole

W przeprowadzonych dotąd badaniach wykazano, że aktywność fizyczna pozytywnie wpływa na osiągnięcia szkolne i lepsze rezultaty w egzaminach (np. Chomitz i in., 2009). Pierwsze wyniki badań w tym zakresie zebrano we Francji już w latach 50. ub. wieku, kiedy to zredukowano o 26% program typowo szkolnych zajęć tj. lekcji „umysłowych”, na korzyść rozszerzonego wychowania fizycznego i różnych zajęć sportowych. Zaobserwowano poprawę dyscypliny u uczniów, większą ich odpowiedzialność oraz poprawę frekwencji w szkole. Co istotne, nie wykazano spadku poziomu wiedzy uczniów w zakresie przedmiotów „umysłowych”.

Współcześnie prowadzone badania potwierdzają, że u dzieci, które są aktywne fizycznie, poprawia się zdolność skupiania uwagi (np. Scudder i in., 2014). Wykazano, że nawet 12-minutowa sesja ćwiczeń aerobowych (Tine i Butler, 2012) czy gra w piłkę (Alesi i in., 2016) poprawiła selektywną uwagę dzieci. Efekt ten jest szczególnie zauważalny po trzeciej godzinie lekcji w klasie; jest to bowiem czas, w którym procesy związane z uwagą i koncentracją na danym zadaniu ulegają pogorszeniu. Inne badania podkreślają pozytywny wpływ aktywności fizycznej na uzyskiwane przez dzieci wyniki w matematyce, nauce drugiego języka oraz w poprawności stosowania zasad gramatyki i biegłości czytania (za: Bidzan-Bluma i Lipowska, 2018).

Warto także podkreślić, że uczniowie, którzy regularnie uprawiają sport, są również spokojniejsi na lekcjach a samą aktywność fizyczną uważa się za czynnik ochronnym przed wystąpieniem zachowań niepożądanych, w tym uzależnienia od alkoholu, jak i substancji psychoaktywnych (Bobrowski, 2007). Sport wspiera bowiem poczucie przynależności do grupy i uczy regulacji emocji – radzenia sobie zarówno ze zwycięstwem, jak i porażką.

Zapewnienie okresowej aktywności fizycznej w ciągu dnia szkolnego np. poprzez aktywne spędzanie przerw, wpływa na poprawę wyników szkolnych, wywiera pozytywny wpływ na uwagę, zachowanie i przyczynia się do poprawy stanu zdrowia dzieci.

Jak aktywność fizyczna zmienia mózg dziecka?

Pobudzenie w mózgu

Osiągnięcie lepszych wyników w nauce jest ściśle związane z lepszym funkcjami wykonawczymi tj. planowaniem, podejmowaniem decyzji czy kontrolą poznawczą i emocjonalną. Za te nadrzędne procesy odpowiada kora przedczołowa, dojrzewanie której trwa do okresu wczesnej dorosłości. Wyniki badań jasno wskazują, że aktywność fizyczna, pozytywnie wpływa na rozwój funkcji wykonawczych, w tym zdolność hamowania oraz zdolność planowania (De Greeff i in., 2018). Co istotne, zmianom w zachowaniu dziecka np. powstrzymywaniu się od impulsywnych reakcji, towarzyszy wzrost aktywności w jego przedniej części kory przedczołowej (Chaddock-Heyman i in., 2013).

Według niektórych autorów (Colcombe i Kramer, 2003) zajęcia aerobowe mają największy wpływ na funkcje wykonawcze, chociaż dostępne dane wskazują, że także inne aktywności jak np. karate, joga czy trening uważności również stymulują rozwój funkcji wykonawczych (Diamond i Lee, 2011). Oczywiście każdy program treningowy będzie działał stymulująco na rozwój funkcji wykonawczych, jeśli będzie w nim uwzględnione stopniowe zwiększanie poziomu trudności. Trening poniżej możliwości dziecka sprawi, że szybko zacznie ono się nudzić, zaś ćwiczenia zbyt trudne – doprowadzą do spadku motywacji i zniechęcą dziecko do jakiejkolwiek aktywności.

Nowe połączenia w mózgu

Badania z obszaru neuronauki wskazały, że trening fizyczny nie tylko zwiększa aktywność mózgu dziecka, ale co istotne prowadzi także do zwiększenia objętości wybranych struktur mózgu, czyli wzrostu liczby połączeń synaptycznych. Wykazano, że dzieci prezentujące wyższy poziom sprawności fizycznej oraz wyższe zdolności hamowania poznawczego, charakteryzowały się większą objętością struktur zlokalizowanych pod korą mózgu tj. jąder podstawy – zaangażowanych właśnie w ten rodzaj kontroli poznawczej. Przykładowo w zdaniu poniżej, polegającym na czytaniu słów bądź nazywaniu kolorów, dzieci aktywne fizycznie popełniały mniej błędów w warunku niezgodnym, w porównaniu do swoich niećwiczących rówieśników (Chaddocka i in., 2010).

Zadanie

Przeczytaj najszybciej jak możesz poniższe słowa a potem spróbuj nazwać kolory, którymi zapisane są słowa.

Kolejna struktura mózgu, której wzrost objętości zanotowano w przypadku dzieci aktywnych fizycznie to hipokamp – zawdzięczający swoją nazwę podobieństwu do konika morskiego (łac. hippocampus). Ta niewielka struktura, położona obustronnie w głębokich partiach płatów skroniowych, odpowiada za zapamiętywanie informacji oraz pamięć przestrzenną. Badacze dowiedli, że bardziej sprawne fizycznie dzieci w wieku 9-10 lat miały większą objętość hipokampa (obustronnie) i osiągały wyższe wyniki w testach sprawdzających poziom pamięci deklaratywnej, odnoszącej się do wiedzy nabytej w szkole (np. Kopenhaga jest stolicą….), w porównaniu do mniej sprawnych fizycznie rówieśników (Chaddock i in., 2011). Powyższe dane jasno wskazują, że aktywność fizyczna pozytywnie wpływa na rozwój hipokampa, którego objętość pozytywnie koreluje z pamięcią deklaratywną, a więc także osiągnięciami w szkole.

Skąd ta zmiana w mózgu?

Chociaż powszechnie przyjęto, że trening fizyczny prowadzi do lepszego nasycenia krwi tlenem, to jednak pozytywne zmiany zachodzące w mózgu pod wpływem treningu przypisuje się białku o nazwie BDNF (ang. brain-derived neurotrophic factor). Wykazano, że podczas ćwiczenia, aktywne mięśnie wysyłają sygnały chemiczne do mózgu i w rezultacie szeregu procesów biochemicznych dochodzi do wydzielania BDNF-u, który pobudza neurony do rozwoju i tworzenia nowych połączeń synaptycznych. Powiększenie struktur mózgu w wyniku intensywnego treningu wiąże się także z procesami neurogenezy, czyli powstawania nowych neuronów, których obecność wykazano w hipokampach (Cameron i McKay, 2001), jak wspominano odpowiedzialnych za zapamiętywanie nowych informacji.

Trening fizyczny rozumiany jako regularna aktywność tj. trwająca ok 40 min. dziennie, 5 dni w tygodniu, przez około 8 tygodni prowadzi do korzystnych zmian zarówno w aktywności mózgu, jak w strukturze mózgu.

PODSUMOWANIE

Światowa Organizacja Zdrowia wskazuje, że dzieci powinny poświęcić co najmniej 60 minut dziennie na aktywność fizyczną, taką jak chodzenie pieszo do szkoły, chodzenie po schodach i jazda na rowerze.

Ponadto zwraca się uwagę, że dzieci powinny również dwa do trzech razy w tygodniu wykonywać ćwiczenia siłowe, co wpływa na poprawę kondycji mięśni i poprawia funkcje poznawcze. Tymczasem, badacze już teraz dyskutują znaczenie profilu genetycznego dziecka dla podejmowanej aktywności fizycznej i stosowanej diety. Być może w przyszłości ogólnodostępne badania krwi wskażą nam jaką aktywność fizyczną najlepiej wybrać dla siebie i dla naszych dzieci.

Literatura cytowana

Alesi, M. i in. (2016). Improving children’s coordinative skills and executive functions: The effects of a Football Exercise Program. Percept. Mot. Skills, 122, 27–46.
Bidzan-Bluma, I., Lipowska, M. (2018). Physical Activity and Cognitive Functioning of Children: A Systematic Review. Int J Environ Res Public Health. pii: E800. doi:10.3390/ijerph15040800
Bobrowski, K. (2007). Czas wolny a zachowania ryzykowne młodzieży. Alkohol. Narkom., 20, 267–287.
Chaddock, L. i in. (2010). Basal ganglia volume is associated with aerobic ﬁtness in preadolescent children. Dev Neurosci., 32, 249–256.
Chaddock, L. i in. (2011). Aerobic ﬁtness and executive control of relational memory in preadolescent children. Med Sci Sports Exerc., 43, 344–349.
Chaddock-Heyman, L. i in. (2013).The effects of physical activity on functional MRI activation associated with cognitive control  in children: A randomized controlled intervention. Front. Hum. Neurosci., 7, 72.
Cameron, H.A. & McKay, R.D. (2001). Adult neurogenesis produces a large pool of new granule cells in the dentate gyrus. The Journal of Comparative Neurology, 435(4): 406-417.
Chomitz, V.R. i in. (2009). Is there a relationship between physical ﬁtness and academic achievement?: Positive results from public school children in the northeastern United States. J School Health, 79, 30–41.
Colcombe, S.J.& Kramer, A.F. (2003). Fitness effects on the cognitive function of older adults: A meta-analytic study. Psychol Sci., 14, 125–130.
De Greeff i in. (2018). Effects of physical activity on executive functions, attention and academic performance in preadolescent children: A meta-analysis. J. Sci. Med. Sport, 21, 501–507.
Diamond, A. & Lee, K. (2011). Interventions shown to aid executive function development in children 4 to 12 years old. Science, 333, 959–964.
Scudder, M.R. i in. (2014). Aerobic capacity and cognitive control in elementary school-age children. Med. Sci. Sports Exerc., 46, 1025–1035.  
Tine, M.T., Butler, A.G. (2012). Acute aerobic exercise impacts selective attention: An exceptional boost in  lower-income children. Educ. Psychol., 32, 821–834.

Artykuł dofinansowany w konkursie Ministra Rodziny i Polityki Społecznej oraz Pełnomocnika Rządu do spraw Polityki Demograficznej – “Po pierwsze rodzina!”