Introducción

Los beneficios de la actividad física (AF) sobre niños y jóvenes están ampliamente demostrados^1-3. En la actualidad el ejercicio físico resulta fundamental en el proceso educativo de escolares, tanto para el desarrollo de valores sociales e individuales⁴ como para el fomento de hábitos saludables que hagan frente a los actuales problemas de salud pública presentes en la infancia y adolescencia y entre los que destacan los preocupantes hábitos sedentarios y la obesidad^5-7.

Si bien la influencia de la AF en la salud cardiovascular, la condición física o en aspectos como la socialización, el autoconcepto y el bienestar general del alumno está profundamente contrastada, cada vez son más las investigaciones que además la señalan como un elemento determinante en los procesos cognitivos de niños y jóvenes⁸.

Se aprecian en la literatura, por un lado, estudios que sostienen que niveles adecuados de AF están asociados a un enriquecimiento del rendimiento académico (RA), estructuras cognitivas y funciones cerebrales^2,9-11, frente a los que no encuentran evidencias en la relación entre variables como AF y RA^12,13, atención¹⁴ o rendimiento cognitivo general¹⁵.

En este sentido, Keeley et al.¹⁵ afirman que aunque existen numerosas evidencias de corte transversal entre AF y RA, estas son débiles siendo demasiados los factores que pueden influir en la relación entre ambas variables (influencia del ambiente familiar y de estudio, extramotivación física de niños/as más exitosos académicamente, relación entre inactividad, enfermedad, y ausencias a centros educativos, etc.). Hillman et al.¹⁶ señalan que la fuerte asociación evidenciada en diferentes estudios entre AF y salud cerebral influye ampliamente sobre el RA del discente. Coe et al.¹⁷ por su parte, realizan un estudio de intervención donde a pesar de que el RA no se relacionó significativamente con los niveles de AF, las calificaciones más altas fueron asociadas con el ejercicio físico vigoroso.

Se hace complicado en definitiva, discernir cuáles son los aspectos cognitivos sobre los que la AF puede llegar a influir de manera más contundente, siendo el objetivo de esta revisión realizar un análisis de la producción científica actual sobre AF y cognición, con el fin de analizar los efectos del ejercicio físico sobre los procesos cognitivos del niño/a según autores, así como las pautas de AF más adecuadas para alcanzarlos, de manera que el documento pueda servir como guía para plantear programas de AF en las escuelas que consigan que los jóvenes mejoren académicamente al mismo tiempo que incrementan su condición física y salud general.

Método

Se revisaron artículos originales en inglés y español principalmente publicados en las bases de datos de MEDLINE/Pub-Med, SCOPUS, DIALNET así como en el metabuscador Google Scholar, de enero de 1999 a marzo de 2014, de estudios descriptivos y de intervención así como de revisiones literarias, sistemáticas y metaanálisis con relación a los efectos de la AF sobre cualquier proceso cognitivo en niños de 6 a 12 años de edad.

Las palabras clave utilizadas para la revisión fueron combinadas de manera que la búsqueda abarcara por un lado a la población objeto de estudio, siendo las siguientes: «preteens, children, childhood, prepubescent»; y por otro lado, los siguientes términos específicos «cognitive control, executive attention, mental function, academic performance, academic achievement» enlazados con «physical activity».

La selección de los estudios científicos estuvo basada en los siguientes criterios de inclusión: a) estudios de revisión; b) estudios descriptivos; c) estudios de intervención). Dichos estudios debían estar enfocados al análisis de los efectos de la AF sobre la cognición de niños de entre 6 y 12 años de edad. Por otro lado, como criterios de exclusión se establecieron: a) estudios científicos publicados en forma de resumen y/o comunicaciones cortas; b) artículos redactados en idioma distinto al inglés o español; c) estudios anteriores a 1999; d) población con problemas físicos o cognitivos asociados. Otros criterios de exclusión fueron las limitaciones serias en lo que a diseño se refiere (muestreo, características de la población, etc.).

Resultados

La estrategia de búsqueda permitió obtener un total de 27 publicaciones bajo los criterios de inclusión establecidos: 10 artículos descriptivos, seis intervenciones (cinco intervenciones y un protocolo de intervención), seis revisiones sistemáticas y cinco artículos teóricos/revisiones narrativas.

Se observa una amplia heterogeneidad en cuanto a los instrumentos de evaluación utilizados, para medir tanto el nivel de AF o condición física como el rendimiento cognitivo y/o académico de la muestra. Tanto las mediciones físicas como las relativas a cognición son muy diferentes en los artículos descriptivos y de intervención revisados.

En cuanto a mediciones físicas, en estudios descriptivos destaca la utilización de hábitos de vida activos como variable dependiente, principalmente a través de la utilización de acelerómetros y podómetros en mayor medida. En estudios de intervención la valoración de la capacidad aeróbica es utilizada en la gran mayoría de las investigaciones, destacando el uso del consumo máximo de oxígeno como parámetro de medición más recurrido.

El Fitnessgram, programa estandarizado para la evaluación de la condición física de niños en edad escolar¹⁸ es utilizado en varios estudios tanto descriptivos^10,19 como de intervención²⁰ (tabla 1). Consta de varios test (PACER; 1-Mile run; Walk Test; Pull-ups; 90 Push-ups; Curl-ups; Trunk lift; Back-Saver Sit and Reach; Shoulder Stretch; Body mass index; Skinfold Measurements; Bioelectric Impedance Analyzers) los cuales determinan capacidad aeróbica, composición corporal, fuerza y resistencia muscular, y flexibilidad de los participantes.

Tabla 1 Mediciones utilizadas y métodos de evaluación de las mismas en los diez estudios descriptivos y seis estudios de intervención revisados tanto de las medidas físicas realizadas a los participantes como de las medidas cognitiva llevadas a cabo 

AF: actividad física; IMC: índice de masa corporal; MC: medidas cognitivas; MF: medidas físicas.

El % responde al número de trabajos que utilizan un método determinado, siendo calculado en función de estudios descriptivos y de intervención revisados (10 y 6 respectivamente). Los estudios son susceptibles a la utilización de uno o más métodos de medición.

* Medición de la AF mediante podómetros, acelerómetros, etc.

En lo referido a mediciones relativas a cognición, la valoración del RA es la más frecuente con diferencia en estudios de intervención, si bien en artículos observacionales las funciones ejecutivas también suelen ser estudiadas. Se observa cómo una amplia proporción de estudios centran sus objetivos en comparar las relaciones establecidas entre RA y el tiempo regular de AF.

Destaca la utilización de Eriksen flanker task²¹, prueba que incluye un conjunto de actividades de inhibición de respuesta, evaluando la capacidad de suprimir estas que no son apropiadas. El conjunto de tareas miden el procesamiento de la información y la atención selectiva.

Artículos descriptivos

Entre todos los estudios analizados, los observacionales son los más frecuentes en las bases de datos consultadas. En la tabla 2 se ofrecen los rasgos principales de los artículos que cumplieron los criterios de inclusión de esta revisión.

Tabla 2 Principales características de los artículos descriptivos analizados en la revisión 

AF: actividad física; IMC: índice de masa corporal; FCmáx: frecuencia cardíaca máxima; MC: medidas cognitivas; MF: medidas físicas; RA: rendimiento académico; VO₂ máx: consumo máximo de oxígeno.

De los diez artículos descriptivos analizados, cuatro de ellos relacionan la AF con el RA. Tan solo el trabajo de Syväoja et al.²² establece una asociación positiva entre estas dos variables cuando la medición de los niveles de AF se lleva a cabo de manera subjetiva a través de autoinformes. El mismo artículo señala una falta de efecto cuando el control del ejercicio se estima de manera objetiva mediante acelerómetros. Tanto el estudio de LeBlanc et al.¹³ como el de Tremblay et al.²³ señalan una débil relación entre el RA e incremento de AF. Wang et al.²⁴ por su parte, también analizan AF y RA pero centrando la atención en la influencia del gasto energético diario en esta. El grupo con gasto intermedio fue el que consiguió mejores resultados en RA.

El resto de los trabajos relacionan la AF con diferentes aspectos cognitivos, destacando el análisis de la función ejecutiva. Todas las investigaciones hallan efectos positivos significativos entre las variables observadas. Destacan las publicaciones de Booth et al.²⁵, Hillman et al.¹⁹ y Pirrie et al.¹⁴, las cuales analizan la influencia de la intensidad del ejercicio sobre las funciones ejecutivas coincidiendo en la fuerte asociación entre dichas funciones y la AF moderada-vigorosa (AFMV).

Artículos de intervención

En la tabla 3 pueden observarse las principales características de los programas de intervención propuestos por las diferentes publicaciones analizadas.

Tabla 3 Descripción de los programas de intervención llevados a cabo en los seis estudios experimentales revisados 

AF: actividad física; FC: frecuencia cardíaca; lpm: latidos por minuto; RA: rendimiento académico.

La mayoría de las intervenciones son de larga duración abarcando al menos un curso escolar, a excepción de la propuesta de Tompkins et al.²⁶ de duración menor. El tiempo dedicado a la sesión de AF, tanto de manera diaria como semanal, difiere entre los programas aunque ninguno sobrepasa las 2 h diarias y todos estipulan una frecuencia semanal mínima de tres días.

De los seis artículos, tres incluyen en sus programas AFMV. Solo Chaddock-Heyman et al.⁹ y Ahamed et al.¹² utilizan programas de AF estandarizados (Fit kid CATCH; Action Schools! BC respectivamente). En la tabla 4 se ofrecen los rasgos principales de las intervenciones que cumplieron los criterios de inclusión de esta revisión.

Tabla 4 Principales características de los artículos de intervención analizados en la revisión 

AF: actividad física; IMC: índice de masa corporal; MC: medidas cognitivas; MF: medidas físicas; RA: rendimiento académico; VO₂máx: consumo máximo de oxígeno.

Tres de los cinco artículos de intervención analizan los efectos de la AF sobre el RA. Tan solo Hansen et al.²⁰ obtienen una asociación positiva en RA en lo relativo a ortografía y matemáticas después de la realización de la prueba Weschsler individual achievement test (No hubo relación significativa en la prueba de lectura). Ahamed et al.¹² y Coe et al.¹⁷ no obtienen resultados estadísticos significativos entre AF y RA, coincidiendo con los resultados relativos a los artículos descriptivos anteriormente analizados.

Los dos artículos restantes, de Chaddock-Heyman et al.⁹ y Kamijo et al.²⁷, estudian activación cerebral y memoria de trabajo, hallando ambas investigaciones efectos cognitivos positivos.

Discusión

La presente revisión fue realizada con el objeto de analizar los efectos del ejercicio físico sobre los procesos cognitivos del niño/a, así como las pautas de AF más adecuadas para alcanzarlos. Los resultados de la revisión muestran cómo la AF tiene una influencia positiva sobre el control cognitivo en general, si bien los resultados difieren en lo referido a RA donde parece existir una débil asociación teniendo en cuenta las investigaciones sometidas a revisión.

Los beneficios de la AF sobre la salud cerebral son contundentes. Según Khan y Hillman²⁸ la infancia es un periodo crítico en el desarrollo del cerebro caracterizado por la maduración prolongada de circuitos destinados a apoyar las operaciones cerebrales, permitiendo este desarrollo oportunidades únicas para optimizar las funciones cognitivas a través de la AF. En este sentido, Chaddock-Heyman et al.⁹, en su intervención para analizar la influencia de un programa de AF, sobre la activación cerebral en la infancia, consiguen disminuir la activación frontal del grupo experimental, mejorando su control cognitivo. Revisiones como las de Haapala²⁹ o Hillman et al.¹⁶ evidencian los efectos positivos de la AF sobre la salud cerebral o sobre aspectos más específicos como la atención, concentración o memoria de trabajo. Kamijo et al.²⁷ observan efectos sobre la memoria de trabajo en niños de 7 a 9 años tras un programa de nueve meses de duración. Investigaciones como las de Liang et al.³⁰ o Chaddock et al.³¹ por su parte, aprecian una relación negativa entre una baja condición física y niveles de atención y control cognitivo respectivamente.

En cuanto al tipo de ejercicio físico analizado por los diferentes artículos objeto de estudio, la práctica de AFMV parece perfilarse como la que produce mejores resultados. Autores como Booth et al.²⁵ con un estudio observacional donde analizan los efectos del volumen de AF y en el que participaron 4755 niños/as de 11 a 13 años de edad, asocian la AFMV a mejores resultados de función ejecutiva/atención. Pirrie y Lodewyk¹⁴ tras una sesión en la que se incluyeron 20min de AFMV, y Kamijo et al.²⁷ con una sesión semanal de AFMV incluida en su programa de intervención, consiguen efectos sobre planificación y control cognitivo. Hillman et al.¹⁹ asocian la alta capacidad aeróbica a una mejor función ejecutiva. Coe et al.¹⁷ observan de igual manera mejor RA en los sujetos que registraron los niveles más altos en cuanto a intensidad de AF, aunque en dicha investigación no llegaron a establecerse diferencias significativas entre grupos.

En lo referido finalmente a los resultados de RA, la totalidad de las investigaciones consultadas, a excepción de las correspondientes a Hansen et al.²⁰ y Syväoja et al.²², señalan una débil asociación con la práctica de ejercicio físico. Hansen et al.²⁰ obtienen resultados en ortografía y matemáticas a través del Weschsler individual achievement test (3.^a edición). Syväoja et al.²² solo relacionan el RA con la AF medida subjetivamente, sin embargo, a través de acelerómetros, no hallan diferencia alguna entre grupos. El resto de los estudios consultados coinciden en la ausencia de efecto de la AF en el RA. Estos resultados contradictorios pueden guardar una importante conexión con el método de medición utilizado. Así, se diferencian dos tipos de investigaciones; por un lado, las que tienen en cuenta calificaciones curriculares oficiales, y por otro, las que utilizan test específicos en diferentes áreas de trabajo (lectura, matemáticas, ortografía, idiomas, etc.). Una importante proporción de estudios consultados tiene en cuenta las notas de los centros escolares donde las calificaciones quedan sujetas a multitud de variables extrañas como actitud del alumno en clase, trabajo diario del mismo, exigencia del tutor, clima de estudio en casa, motivación y orientación tutorial, etc. En cuanto a los artículos que utilizan pruebas de habilidades en las diferentes áreas, aunque el método de medición resulta mucho más objetivo, este obvia la habilidad del alumno a la hora de enfrentarse ante las características del test, los procesos de aprendizaje previos del discente, etc. Teniendo en cuenta estos factores, a nuestro juicio la utilización de variables de RA resulta delicada ya que, a pesar de que la AF puede tener efectos sobre este, los resultados sobre el rendimiento del alumno podrían ser apreciables a largo plazo y difícilmente cuantificables.

En conclusión, la AF tiene una influencia positiva sobre los procesos cognitivos del discente si bien estos efectos no parecen ser apreciables en su RA a corto plazo. La utilización del RA como variable utilizando calificaciones escolares parece poco acertada, teniendo la mayoría de los artículos consultados al respecto resultados débiles o nulos. Por otro lado parece existir una fuerte relación entre intensidad de AF y funciones ejecutivas, por lo que más investigación resultaría de gran interés para la comunidad científica.