¿Por qué adaptarse aeróbicamente a los niños tienen mejores habilidades matemáticas?

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Un nuevo estudio del Instituto Beckman en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign revela que los niños de 9 y 10 años que están en forma aeróbica tienden a tener materia gris significativamente más delgada en el cerebro que sus pares "de bajo ajuste". Curiosamente, el adelgazamiento de la capa más externa de células cerebrales en el cerebro se asocia con mejores habilidades matemáticas, de acuerdo con los investigadores.

El estudio de agosto de 2015, "El papel de la aptitud aeróbica en el grosor cortical y el logro de las matemáticas en niños preadolescentes", aparece en la revista PLoS ONE .

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Cerebrum (latín para cerebro) en rojo.
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El nuevo estudio encuentra una correlación, pero no causalidad directa, entre la capacidad cardiorrespiratoria y el adelgazamiento de la sustancia gris cortical en el cerebro. El adelgazamiento de la sustancia gris también se conoce como "poda neural", que es un aspecto importante de la neuroplasticidad durante el desarrollo del cerebro y durante toda la vida de una persona.

Este estudio también ofrece la primera evidencia directa de que la aptitud mejora el rendimiento aritmético en pruebas estandarizadas al ayudar al desarrollo de estructuras cerebrales que contribuyen al logro de las matemáticas. Nuevamente, los científicos enfatizan que han identificado una correlación, pero se necesita más investigación para identificar una relación causal.

Laura Chaddock-Heyman, dirigió la investigación junto con el director del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Art Kramer y el profesor de kinesiología y salud comunitaria Charles Hillman. Estudios previos han demostrado que el adelgazamiento de la materia gris se asocia con mejores razonamientos y habilidades de pensamiento. En un comunicado de prensa, Chaddock-Heyman dijo:

La pérdida de materia gris durante el desarrollo infantil es parte de una maduración saludable. El adelgazamiento de la materia gris es la escultura de un cerebro sano y completamente formado. La teoría es que el cerebro está eliminando conexiones innecesarias y fortaleciendo conexiones útiles.

Mostramos, por primera vez, que la aptitud aeróbica puede desempeñar un papel en este adelgazamiento cortical. En particular, encontramos que los niños de 9 y 10 años con mejor ajuste muestran una disminución en el grosor de la materia gris en algunas áreas que se sabe que cambian con el desarrollo, específicamente en los lóbulos frontal, temporal y occipital del cerebro.

Estos resultados apoyan y amplían la investigación sobre los cambios en la organización de la superficie cortical durante el desarrollo infantil. Los nuevos datos sugieren que las diferencias individuales en la aptitud aeróbica pueden influir en las áreas del cerebro al cambiar significativamente el grosor cortical durante el desarrollo, y tal vez a lo largo de la vida de una persona.

La materia gris y la materia blanca trabajan juntas para optimizar la función cerebral

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La materia gris alberga las neuronas en regiones cerebrales específicas. La materia blanca crea líneas de comunicación entre varias regiones cerebrales. En 2014, Chaddock-Heyman et al encontraron que los niveles más altos de aptitud aeróbica en los niños se asocian con la integridad de la sustancia blanca mejorada. El equipo identificó que el ejercicio mejora las microestructuras de la sustancia blanca en el cerebro. La integridad de la materia blanca está vinculada a una conducción neural más rápida entre regiones del cerebro y un rendimiento cognitivo superior.

En dos estudios separados de 2014, publicados en el mismo mes, los investigadores de Beckman informaron que la actividad física mejoró la integridad de la sustancia blanca de los niños de 9 a 10 años que estaban en buena forma física y también en los participantes de 60 a 78 años de edad. Escribí sobre estos hallazgos en una publicación de blog de Psychology Today , "¿Por qué la actividad física es tan buena para tu cerebro?"

Con base en los hallazgos más recientes sobre el adelgazamiento de la materia gris, junto con los hallazgos del año pasado sobre la integridad de la materia blanca, envié un correo electrónico a Laura Chaddock-Heyman ayer para preguntarle sobre una posible conexión entre todos estos hallazgos.

Mi pregunta fue: "¿Cree que la poda neural saludable de la sustancia gris cortical y la mejora de la integridad de la sustancia blanca están trabajando juntos para mejorar la función cognitiva y el rendimiento matemático en niños que están más en forma?" Chaddock-Heyman respondió por correo electrónico:

De hecho, es probable que sea una combinación de muchas diferencias en la estructura y la función de los cerebros de mayor ajuste y los niños con un menor nivel de adaptación que podrían conducir a diferencias en el rendimiento cognitivo y académico. Gran parte de nuestro trabajo de IRM proporciona pistas sobre por qué los niños de mayor estatura pueden superar a sus compañeros de menor estatura en pruebas cognitivas y académicas.

Los niños de mayor estatura tienen volúmenes cerebrales estructurales más grandes en el hipocampo y el cuerpo estriado dorsal, dos regiones subcorticales críticas para la memoria y el aprendizaje (Chaddock et al., 2010a, b), así como patrones de activación cerebral más eficientes (mediante resonancia magnética funcional [fMRI] ] y las medidas de potencial relacionado con el evento [ERP] durante las tareas de atención y control de interferencia (Chaddock, Erickson et al., 2012; Chaddock-Heyman et al., 2013; Hillman, Buck, Themanson, Pontifex y Castelli, 2009; Pontifex et al., 2011; Tomporowski, Davis, Miller, y Naglieri, 2008; Voss et al., 2011), en relación con pares de menor ajuste.

Los niños de mayor talla también muestran una mayor integridad estructural (a través de la anisotropía fraccional, medida mediante imágenes de tensor de difusión) en los tractos de sustancia blanca que transportan información por todo el cerebro (Chaddock-Heyman et al., 2014). El presente estudio agrega diferencias de aptitud en el grosor cortical a esta lista.

Conclusión: el ejercicio y la condición física pueden mejorar el rendimiento académico

El último descubrimiento innovador del Instituto Beckman enriquece nuestra comprensión de la plasticidad cerebral infantil y sugiere que las habilidades matemáticas mejoradas están relacionadas con la aptitud aeróbica. La correlación de la aptitud aeróbica y el rendimiento académico destaca la importancia de la actividad física regular durante y después de la escuela. En un comunicado de prensa, el coautor Charles Hillman declaró:

Estos hallazgos llegan en un momento importante. Las oportunidades de actividad física durante el día escolar se reducen o eliminan en respuesta a los mandatos para aumentar el tiempo académico. Dado que las tasas de inactividad física están aumentando, existe una mayor necesidad de promover la actividad física. Las escuelas son las mejores instituciones para implementar tales prácticas de comportamiento de salud, debido a la cantidad de niños a los que llegan a diario.

Estos hallazgos proporcionan evidencia adicional de que el aumento de los niveles de aptitud aeróbica puede mejorar la función cognitiva y la plasticidad cerebral, con resultados potencialmente significativos relacionados con el rendimiento escolar de un niño.

Chaddock-Heyman, Hillman y Kramer continuarán explorando las diferencias en los cerebros de los niños con mejor forma y los que tienen un menor nivel de adaptación durante el desarrollo infantil. Actualmente están buscando identificar relaciones causales entre la aptitud aeróbica, los cambios en la estructura y función del cerebro, y el rendimiento académico mejorado.

Art Kramer concluyó: "Un importante paso en esta investigación es establecer una relación causal entre los cambios cerebrales, los cambios en la condición física y los cambios en la cognición y el rendimiento escolar, algo que estamos haciendo actualmente con un estudio longitudinal de niños que participan en una actividad física programa de entrenamiento."

También pregunté a Chaddock-Heyman si había algún plan para explorar el papel que la estructura y función del cerebelo (latín para cerebro pequeño ) podría estar jugando en el vínculo entre la actividad física, la aptitud aeróbica y el rendimiento académico. Ella respondió: "Sería interesante para el trabajo futuro examinar cómo la estructura del cerebelo también predice habilidades dentro y fuera del aula".

Si desea leer más sobre este tema, consulte mis publicaciones del blog de Psychology Today :

  • "¿Por qué la inactividad física drena el poder del cerebro humano?"
  • "Los niños físicamente aptos tienen poderes cerebrales mejorados"
  • "¿Quieres mejorar tu función cognitiva? Ve a escalar un árbol! "
  • "Una razón más para desconectar tu televisión"
  • "¿Por qué la actividad aeróbica mejora la función cognitiva?"
  • "Mejores habilidades motrices vinculadas a puntajes académicos más altos"
  • "Los científicos descubren por qué el ejercicio te hace más inteligente"
  • "Demasiado pensamiento cristalizado reduce la inteligencia fluida"
  • "¿Las actividades físicas pueden mejorar la inteligencia de fluidos?"
  • "La actividad física aumenta el poder cerebral"
  • "La pobreza infantil tiene impactos perjudiciales en la estructura del cerebro"
  • "¿Por qué los niños ricos tienen puntajes de prueba estandarizados más altos?"
  • "¿Cómo mejora el estado físico tu función cerebral?"

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