Může trénink rovnováhy nebo poslech hudby zlepšit pozornost, řešit problémy a/nebo ovládat chování?

Výkonné funkce (EF) jsou rozhodující pro úspěch ve škole a v životě, fyzické a duševní zdraví, dobrou kvalitu života a sociální harmonii (Miller a kol., 2011; Moffitt a kol., 2011; Wolfe a kol., 2016 Wong a kol., 2010). Bylo dokonce zjištěno, že EF lépe předpovídají akademický a kariérní úspěch než socioekonomický status (SES) nebo inteligenční kvocient (IQ) (Alloway & Alloway, 2010).

Je dobře známo, že EF závisí na prefrontálním kortexu (PFC) a dalších oblastech mozku, se kterými je propojen (Bunge et al., 2002; Diamond, 2002; Duncan & Owen, 2000). Nedávno bylo prokázáno, že velká část rovnováhy (zejména když je snížený smyslový vstup [např. zavřené oči] nebo snížená základna podpory [např. chodidla u sebe nebo jedna noha zvednutá]) vyžaduje PFC (Bauby & Kuo, 2000; Kwag & Zijlstra, 2022; St George et al., 2021). Ve skutečnosti se zdá, že zvýšená aktivita PFC kompenzuje senzomotorické deficity k udržení rovnováhy u starších dospělých (St George et al., 2021) a bylo zjištěno, že dorzolaterální PFC je významně aktivován po externím narušení posturální stability (Karim et al., 2014 Mihara a kol., 2008).

Je dobře známo, že motorické učení a rovnováha závisí na mozečku a dalších vzájemně souvisejících oblastech mozku (Glickstein & Yeo, 1990; Morton & Bastian, 2004). Důležité však je, že se ukázalo, že mozeček hraje důležitou roli v EF (Diamond, 2000; Koziol et al., 2014; Schmahmann, 2004, 2019; Stoodley, 2014; Strick et al., 2009). Mozeček je topograficky organizován v motorických, kognitivních a afektivních oblastech a má důležité anatomické souvislosti s PFC (Bostan & Strick, 2018; Kelly & Strick, 2003; Stoodley et al., 2012). Rostoucí množství nedávných důkazů podporuje úzkou souvislost mezi motorickým a kognitivním vývojem (Diamond, 2000; Koziol et al., 2011, 2014).

Další důkaz o úzké souvislosti mezi EF a motorickými funkcemi, zejména rovnováhou, lze vidět ze skutečnosti, že děti s narušenými EF (jako jsou děti s ADHD) mívají zhoršenou rovnováhu (Bucci et al., 2014; Buderath et al. , 2008; Hassan, 2012; Hove a kol., 2015; Jansen a kol., 2019; Kim a kol., 2017; Shum & Pang, 2009; Zoccante a kol., 2021) a existuje překrývání mezi ADHD a vývojovým Diagnóza poruchy koordinace kolem 30–50 % (Pitcher et al., 2003).

Další podporu pro úzké spojení mezi rovnováhou a EF pochází z průřezových studií, které uvádějí pozitivní korelaci mezi posturální stabilitou a akademickým výkonem (Haynes et al., 2017, 2018; Shachaf et al., 2019).

A konečně, nutnost vykonávat úkol EF současně s výzvou k udržení rovnováhy zhoršuje výkon u obou, což naznačuje, že potřebují sdílené nervové zdroje (Bustillo-Casero et al., 2017; Fraizer & Mitra, 2007; Möhring et al., 2018; Shorer a kol., 2012).

Účel: Zjistit, zda zlepšení rovnováhy může vést ke zlepšení EF.

Cíle a hypotéza Naším primárním cílem je určit účinek zlepšení posturální rovnováhy prostřednictvím intervence balančního tréninku na EF u dětí ve věku 8-12 let.

Předpokládáme, že tréninková rovnováha, zejména za podmínek sníženého senzorického vstupu a/nebo snížené základny podpory, nejen zlepší rovnováhu, ale také EF. Dále předpokládáme, že míra zlepšení rovnováhy bude pozitivně spojena s mírou zlepšení EF.

Ačkoli studie podpořily souvislost mezi posturální stabilitou a EF (Haynes et al., 2017; Mihara et al., 2008; St George et al., 2021), kauzální účinek balančního tréninku (bez aerobního, bimanuálního nebo oko-ruka koordinace a/nebo složky všímavosti) na EF nebyly nikdy prozkoumány. Pokud budou získány pozitivní výsledky, byl by to první důkaz, že programy balančního tréninku mohou být účinným způsobem, jak zlepšit EF. Lepší pochopení efektu zlepšení rovnováhy na EF může změnit náš současný přístup k EF tréninku. Přístup trénování rovnováhy, který zde můžete vyzkoušet, má několik výhod oproti tradičním přístupům – lze jej provádět doma nebo téměř kdekoli, sezení trvá pouze 15 minut, je levné, umožňuje dětem vstát a pohybovat se (namísto nutnosti zůstaňte sedět u stolu) a doufejme, že to pro účastníky bude zábavné a příjemné.

Chtěli jsme podmínku aktivní kontroly, u které by účastníci očekávali, že by mohla zlepšit jejich EF, protože část přínosu z intervence pochází právě proto, že účastníci očekávají, že intervence přinese přínos (Boot a kol., 2013; Simons a kol., 2016). Očekávání se mohou stát sebenaplňujícími proroctvími (Jenner et al., 1990; Rosenthal & Jacobson, 1968), takže jsme chtěli podmínku aktivní kontroly, která by vyvolala podobná očekávání přínosu. Sledování hudebních videí bylo zvoleno jako podmínka aktivní kontroly, protože bylo prokázáno, že poslech hudby zlepšuje kognitivní funkce dospělých s demencí nebo kognitivním zhoršením (Baird & Samson, 2015; Cuddy a kol., 2015; Narme a kol., 2014; Samson et al., 2015; Särkämö et al., 2008), hraní hudby může zlepšit EF dětí (Bowmer et al., 2018; Holochwost et al., 2017; Sachs et al., 2017)), poslech hudby zlepšuje náladu ( Kemper & Danhauer, 2005; Raglio et al., 2015) a zlepšená nálada vede k lepším EF (Ashby et al., 1999; Isen, 2000; Yang et al., 2013). Neočekáváme však, že by naše podmínky pro sledování hudebních videí zlepšily EF, protože (a) účast dětí je pasivní (jsou pouze konzumenty, sledují a poslouchají) a (b) akt sledování zábavných hudebních videí není na místě jakékoli požadavky na EF (zatímco cvičení rovnováhy by mělo).

Skupina bez léčby je zahrnuta v případě, že Music Condition vytváří nějaké malé výhody EF, v takovém případě nemusí být rozdíl v přínosech mezi podmínkami Balance a Music Condition významný. Očekávali bychom však, že zatímco stav rovnováhy bude produkovat EF přínosy výrazně větší než bez léčby, hudební stav, pokud vůbec produkuje EF přínosy, nebude produkovat výrazně větší než bez léčby.

Populace studie Za předpokladu hladiny významnosti 0,05, analýzy síly pomocí G*Power 3.1 (Faul et al., 2007) ukázaly, že velikost vzorku 30 na skupinu by byla potřebná, abychom získali 80% sílu k detekci střední velikosti účinku (d ' = 0,5) pro změnu EF v průběhu času a pro zlepšení posturálního kývání v průběhu času u dětí na základě zjištění z jiných studií EF nebo balančního tréninku u dětí (o EF tréninku: viz přehled od Diamond & Ling, 2019; o rovnováze viz např. Granacher a kol., 2011; Heleno a kol., 2016).

S ohledem na potenciální míru předčasného ukončení a nedodržení požadavků umožňujeme, aby 10–20 % účastníků studii nedokončilo. Naším cílem je proto získat 108 účastníků (36 na podmínku).

Design studie Studijní intervence se skládají z: Balančního tréninku (BT), Hudebního tréninku (MT) a běžného provozu. Intervence BT a MT budou probíhat po dobu 12 týdnů, 3 sezení týdně, každé 15 minut a týdenní kontrolní sezení s členem výzkumného personálu. V případě běžné skupiny nebudou mít účastníci žádný zásah. Posouzení EF a rovnováhy proběhne na začátku, 12 týdnů později a 3 měsíce poté.

U BT budou sezení zahrnovat kombinaci dynamických (tj. balančních problémů při pohybu, jako je balancování knihy na hlavě při chůzi) a statických balančních cvičení (tj. balančních problémů ve stoje, jako je stání na jedné noze).

V případě MT budou mít účastníci každý týden přístup k 10 hudebním videím přizpůsobeným konkrétním zájmům každého dítěte, z nichž si mohou vybrat 4 ke zhlédnutí v jakékoli lekci.

Hodnocení K posouzení základních dovedností EF, pracovní paměti (WM), inhibiční kontroly (IC) a kognitivní flexibility (CF), plus dovedností EF vyššího řádu v řešení problémů a plánování, budou provedeny následující ověřené testy: N- zpět (WM), Re-ording digits (WM), Hearts and Flowers (WM, IC (inhibice odezvy) a CF), Flanker/Reverse Flanker (IC (selektivní pozornost) a CF), Stroop (IC a CF), Farmer Joe (trvalá pozornost sluchu), Tower of London (plánování a řešení problémů) a Design Fluency (kreativní řešení problémů). Zaznamenávají se skóre za přesnost a reakční dobu.

Pro posouzení statické rovnováhy bude střed tlaku dítěte měřen pomocí Wii Balance Board v následujících posturálních postojích s otevřenýma očima a zavřenýma očima: 1) bipedální, nohy ve vzdálenosti ramen, 2) tandem, jedna noha před další s prsty zadní nohy téměř dotýkající se paty přední nohy a 3) jednonožka, stojící na jedné noze.

Abychom mohli posoudit dynamickou rovnováhu, změříme maximální dobu, po kterou mohou účastníci udržet rovnováhu ve stoje na kolébce s otevřenýma očima.

Statistická analýza

Nejprve se podíváme na to, zda je rozptyl spojitých výsledných proměnných normálně rozdělen a zhruba stejný napříč podmínkami. Distribuční charakteristiky proměnných budou hodnoceny Kolmogorov-Smirnoffovým testem dobré shody a kontrolou histogramů. Taková grafická kontrola odhalí, zda byly při testu K-S přehlédnuty nějaké důležité odchylky od normálnosti. Homoscedasticita bude hodnocena pomocí Levene testu. V případě zjištění odchylek budou použity matematické transformace, jako jsou logaritmy, aby se zlepšila shoda s normalitou. V případě, že předpoklad normality není splněn ani po matematických transformacích, použijeme neparametrický Friedmanův test, protože naše studie zahrnuje opakovaná měření výsledků v různých časových bodech.

Podíváme se na to, zda se skupiny významně lišily v jakékoli proměnné pozadí, jako je věk, a zda některá z těchto proměnných významně souvisí s nějakou výslednou proměnnou. Budeme kontrolovat všechny proměnné pozadí, které vykazují významné účinky.

Abychom určili, zda je náš balanční tréninkový program účinný při zlepšování rovnováhy, použijeme regresi se smíšeným modelem, abychom porovnali výkon účastníků na testech statické a dynamické rovnováhy mezi všemi 3 skupinami před intervencí (abychom nám řekli, zda byly mezi skupinami nějaké rozdíly při začátek), po intervenci a 3měsíční sledování (abychom zjistili, zda některá ze skupin podává významně lepší výsledky než ostatní bezprostředně po a/nebo 3 měsíce po období intervence). Pokud najdeme významný výsledek, provedeme post-hoc párová srovnání, abychom zjistili, které skupiny se od sebe výrazně liší. Korekce Tukey nebo Bonferroni se použijí ke korekci vícenásobných srovnání, která potenciálně zvýší pravděpodobnost náhodného nalezení významného rozdílu. Porovnáme také stupeň zlepšení (od před intervencí po intervenci a od před intervencí po 3měsíční sledování), abychom zjistili, zda se některá skupina (skupiny) zlepšila více než ostatní, a provedeme post-hoc párová srovnání, pokud jsou významná. se najdou účinky.

Abychom určili, zda tréninková rovnováha zlepšila EF více než užívání hudby nebo podnikání jako obvykle, opět použijeme regresi smíšeného modelu. Jak je popsáno výše pro hodnocení rovnováhy, všechny 3 skupiny budou porovnány před intervencí, po intervenci a 3měsíčním sledování. Pokud najdeme významný výsledek, provedeme post-hoc párová srovnání, abychom zjistili, které skupiny se od sebe výrazně liší. Tukey nebo Bonferroniho korekce se použijí ke korekci vícenásobných srovnání. Porovnáme také stupeň zlepšení, abychom zjistili, zda se některá skupina (skupiny) zlepšila více než ostatní.

Abychom určili, zda stupeň zlepšení rovnovážného výkonu významně souvisí se stupněm zlepšení EF, použijeme Pearsonovu korelaci. Provedeme také mediační analýzu pomocí metody rozdílu koeficientů k odhadu zprostředkovaného účinku změny sway-area na změnu EF (Mackinnon et al., 2007).