Kan træning balancere, eller nyde musik, forbedre opmærksomhed, problemløsning og/eller adfærdskontrol?

Eksekutive funktioner (EF'er) er afgørende for succes i skolen og i livet, fysisk og mental sundhed, en god livskvalitet og social harmoni (Miller et al., 2011; Moffitt et al., 2011; Wolfe et al., 2016 ; Wong et al., 2010). Faktisk har EF'er endda vist sig at være mere forudsigelige for akademisk og karrieremæssig succes end socioøkonomisk status (SES) eller intelligenskvotient (IQ) (Alloway & Alloway, 2010).

Det er veletableret, at EF'er afhænger af præfrontal cortex (PFC) og andre hjerneregioner, som den er forbundet med (Bunge et al., 2002; Diamond, 2002; Duncan & Owen, 2000). For nylig er det blevet påvist, at meget af balancen (især når der er reduceret sensorisk input [f.eks. lukkede øjne] eller en reduceret base af støtte [f.eks. fødderne sammen eller et ben hævet]) kræver PFC (Bauby & Kuo, 2000; Kwag & Zijlstra, 2022; St George et al., 2021). Faktisk ser øget PFC-aktivitet ud til at kompensere for sansemotoriske underskud for at opretholde balancen hos ældre voksne (St George et al., 2021), og dorsolateral PFC har vist sig at være signifikant aktiveret efter ekstern forstyrrelse af postural stabilitet (Karim et al., 2014) Mihara et al., 2008).

Det er veletableret, at motorisk læring og balance afhænger af cerebellum og andre indbyrdes forbundne hjerneregioner (Glickstein & Yeo, 1990; Morton & Bastian, 2004). Det er dog vigtigt, at lillehjernen har vist sig at spille en vigtig rolle i EF'er (Diamond, 2000; Koziol et al., 2014; Schmahmann, 2004, 2019; Stoodley, 2014; Strick et al., 2009). Lillehjernen er topografisk organiseret i motoriske, kognitive og affektive områder og har vigtige anatomiske forbindelser med PFC (Bostan & Strick, 2018; Kelly & Strick, 2003; Stoodley et al., 2012). En voksende mængde af nyere beviser understøtter en tæt sammenhæng mellem motorisk og kognitiv udvikling (Diamond, 2000; Koziol et al., 2011, 2014).

Yderligere bevis på den tætte sammenhæng mellem EF'er og motorisk funktion, især balance, kan ses ud fra det faktum, at børn med nedsat EF'er (såsom børn med ADHD) har tendens til at have nedsat balance (Bucci et al., 2014; Buderath et al. , 2008; Hassan, 2012; Hove et al., 2015; Jansen et al., 2019; Kim et al., 2017; Shum & Pang, 2009; Zoccante et al., 2021), og der er et overlap mellem ADHD og udviklingsmæssige Koordinationsforstyrrelse diagnose på omkring 30-50% (Pitcher et al., 2003).

Yderligere støtte til en tæt sammenhæng mellem balance og EF'er kommer fra tværsnitsundersøgelser, der rapporterer en positiv sammenhæng mellem postural stabilitet og akademisk præstation (Haynes et al., 2017, 2018; Shachaf et al., 2019).

Endelig vil det at skulle udføre en EF-opgave samtidig med at møde en balanceudfordring forringe ydeevnen på begge, hvilket tyder på, at de har brug for fælles neurale ressourcer (Bustillo-Casero et al., 2017; Fraizer & Mitra, 2007; Möhring et al., 2018; Shorer et al., 2012).

Formål: At se om en forbedring af balancen kan føre til forbedrede EF'er.

Mål og hypotese Vores primære mål er at bestemme effekten af ​​at forbedre postural balance, gennem en balancetræningsintervention, på EF'er hos børn 8-12 år.

Vi antager, at træningsbalance, især under forhold med reduceret sensorisk input og/eller reduceret støttegrundlag, ikke kun vil forbedre balancen, men også EF'er. Vi antager yderligere, at graden af ​​forbedring i balance vil være positivt forbundet med graden af ​​forbedring i EF'er.

Selvom undersøgelser har understøttet en sammenhæng mellem postural stabilitet og EF'er (Haynes et al., 2017; Mihara et al., 2008; St George et al., 2021), er årsagseffekten af ​​balancetræning (uden aerob, bimanuel eller øjenhånd). koordinations- og/eller mindfulness-komponenter) på EF'er er aldrig blevet undersøgt. Hvis der opnås positive resultater, ville dette være det første bevis på, at balancetræningsprogrammer kan være en effektiv måde at forbedre EF'er på. Bedre forståelse af effekten af ​​at forbedre balancen på EF'er kan ændre vores nuværende tilgang til EF's træning. Balancetræningstilgangen, der skal prøves her, har flere fordele i forhold til traditionelle tilgange - den kan udføres derhjemme eller stort set overalt, en session tager kun 15 minutter, den er billig, den giver børn mulighed for at rejse sig og bevæge sig (i stedet for at skulle blive siddende ved et skrivebord), og forhåbentlig vil deltagerne synes, det er sjovt og underholdende.

Vi ønskede en aktiv kontrolbetingelse, som deltagerne ville forvente kunne forbedre deres EF'er, fordi en del af fordelen ved en intervention opstår, bare fordi deltagerne forventer, at interventionen giver en fordel (Boot et al., 2013; Simons et al., 2016). Forventninger kan blive selvopfyldende profetier (Jenner et al., 1990; Rosenthal & Jacobson, 1968), så vi ønskede en aktiv kontroltilstand, der ville fremkalde lignende forventninger om fordele. At se musikvideoer blev valgt som den aktive kontrolbetingelse på grund af beviser på, at lytning til musik forbedrer den kognitive funktion hos voksne med demens eller kognitiv tilbagegang (Baird & Samson, 2015; Cuddy et al., 2015; Narme et al., 2014; Samson et al., 2015; Särkämö et al., 2008), at spille musik kan forbedre børns EF'er (Bowmer et al., 2018; Holochwost et al., 2017; Sachs et al., 2017)), at lytte til musik forbedrer humøret ( Kemper & Danhauer, 2005; Raglio et al., 2015), og forbedret humør fører til bedre EF'er (Ashby et al., 1999; Isen, 2000; Yang et al., 2013). Vi forventer dog ikke, at vores tilstand med at se-musik-videoer forbedrer EF'er, fordi (a) børns deltagelse er passiv (de er kun forbrugere, der ser og lytter) og (b) handlingen med at se fornøjelige musikvideoer er ikke plads til eventuelle krav til EF'er (hvorimod balanceøvelser burde).

Gruppen uden behandling er inkluderet i tilfælde af, at Musiktilstanden frembringer nogle små EF-fordele, i hvilket tilfælde forskellen i fordele mellem Balance- og Musikbetingelserne muligvis ikke er signifikant. Vi ville dog forvente, at mens balancetilstanden vil producere EF-fordele væsentligt større end ingen-behandling, vil Musiktilstanden, hvis den overhovedet producerer EF-fordele, ikke producere dem, der er væsentligt større end ingen-behandling.

Undersøgelsespopulation Under antagelse af et signifikansniveau på 0,05 viste effektanalyser ved hjælp af G*Power 3.1 (Faul et al., 2007), at en stikprøvestørrelse på 30 pr. gruppe ville være nødvendig for at give os 80 % kraft til at detektere en medium effektstørrelse (d ' = 0,5) for EF-ændring over tid og for forbedringer i posturalt svaj over tid hos børn baseret på resultater fra andre undersøgelser af EF eller balancetræning hos børn (vedrørende EF-træning: se anmeldelse af Diamond & Ling, 2019; vedr.: balance , se fx ; Granacher et al., 2011; Heleno et al., 2016).

I betragtning af potentielle frafalds- og manglende overholdelsesrater tillader vi, at 10-20 % af deltagerne ikke gennemfører undersøgelsen. Derfor er vores mål at rekruttere 108 deltagere (36 pr. betingelse).

Studiedesign Studieinterventionerne består af: Balancetræning (BT), Musiktræning (MT) og business as usual. BT- og MT-interventionerne løber i 12 uger, 3 sessioner om ugen, 15 minutter hver og en ugentlig check-in session med et medlem af forskningspersonalet. For business-as-usual-gruppen vil deltagerne ikke have nogen indgriben. Vurdering af EF'er og balance vil finde sted ved baseline, 12 uger senere og 3 måneder efter det.

For BT vil sessioner omfatte en kombination af dynamiske (dvs. balanceudfordringer, mens du bevæger dig, såsom at balancere en bog på dit hoved, mens du går) og statiske balanceøvelser (dvs. balanceudfordringer, mens du står stille, såsom at stå på en fod).

For MT vil deltagerne have adgang til 10 musikvideoer hver uge, der er skræddersyet til hvert barns specifikke interesser, hvorfra de kan vælge 4 at se i enhver session.

Vurderinger For at vurdere EF-kernefærdighederne, arbejdshukommelsen (WM), hæmmende kontrol (IC) og kognitiv fleksibilitet (CF), plus EF-færdigheder af højere orden til problemløsning og planlægning, vil følgende validerede test blive administreret: N- bagside (WM), genbestillingscifre (WM), hjerter og blomster (WM, IC (responshæmning) og CF), Flanker/Reverse Flanker (IC (selektiv opmærksomhed) og CF), Stroop (IC og CF), Farmer Joe (auditivt vedvarende opmærksomhed), Tower of London (planlægning og problemløsning) og Design Fluency (kreativ problemløsning). Resultater for både nøjagtighed og reaktionstid vil blive registreret.

For at vurdere statisk balance vil barnets trykcenter blive målt ved hjælp af Wii Balance Board under følgende posturale stillinger med åbne øjne og lukkede øjne: 1) tobenet, fødderne skulderafstand fra hinanden, 2) tandem, en fod foran anden med tæer på den bagerste fod, der næsten rører ved hælen på den forreste fod, og 3) enbenet, stående på ét ben.

For at vurdere dynamisk balance vil vi måle den maksimale tid, deltagerne kan opretholde deres balance stående på et wobbleboard med åbne øjne.

Statistisk analyse

Først vil vi se på, om varians af kontinuerte udfaldsvariable er normalfordelt og nogenlunde ens på tværs af forhold. Variables fordelingskarakteristika vil blive evalueret ved Kolmogorov-Smirnoffs godhedstest og ved inspektion af histogrammer. En sådan grafisk inspektion vil afsløre, om nogen vigtige afvigelser fra normaliteten blev overset ved K-S testen. Homoskedasticitet vil blive evalueret ved hjælp af Levene-testen. Matematiske transformationer såsom logaritmer vil blive anvendt for at forbedre overensstemmelsen med normalitet, hvis der findes afvigelser. I tilfælde af at normalitetsantagelsen ikke er opfyldt selv efter matematiske transformationer, vil vi bruge den ikke-parametriske Friedmans test, da vores undersøgelse inkluderer gentagne udfaldsmål på forskellige tidspunkter.

Vi vil se på, om grupperne adskilte sig signifikant i en baggrundsvariabel, såsom alder, og om nogen af ​​disse variabler er signifikant relateret til nogen udfaldsvariable. Vi kontrollerer for eventuelle baggrundsvariabler, der viser signifikante effekter.

For at afgøre, om vores balancetræningsprogram er effektivt til at forbedre balancen, vil vi bruge mixed-model regression til at sammenligne deltagernes præstationer på statiske og dynamiske balancetest blandt alle 3 grupper ved præ-intervention (for at fortælle os, om der var forskelle mellem grupperne kl. starten), post-intervention og 3-måneders opfølgning (for at fortælle os, om nogen af ​​grupperne klarer sig væsentligt bedre end de andre umiddelbart efter og/eller 3 måneder efter interventionsperioden). Hvis vi finder et signifikant resultat, vil vi derefter lave post-hoc parvise sammenligninger for at se, hvilke grupper der er signifikant forskellige fra hinanden. Tukey- eller Bonferroni-korrektioner vil blive brugt til at korrigere for flere sammenligninger, hvilket potentielt øger sandsynligheden for at finde en signifikant forskel ved et tilfælde. Vi vil også sammenligne graden af ​​forbedring (fra før-til-post-intervention og fra præ-intervention til 3-måneders opfølgning) for at se, om nogen gruppe(r) forbedrede sig mere end andre og lave post-hoc parvise sammenligninger, hvis nogen signifikante effekter findes.

For at afgøre, om træningsbalance forbedrede EF'er mere end at nyde musik eller business as usual, vil vi igen bruge en mixed-model regression. Som beskrevet ovenfor for balancevurderinger vil alle 3 grupper blive sammenlignet ved præ-intervention, post-intervention og 3-måneders opfølgning. Hvis vi finder et signifikant resultat, vil vi derefter lave post-hoc parvise sammenligninger for at se, hvilke grupper der er signifikant forskellige fra hinanden. Tukey eller Bonferroni korrektioner vil blive brugt til at korrigere for flere sammenligninger. Vi vil også sammenligne graden af ​​forbedring for at se, om nogen gruppe(r) forbedrede sig mere end andre.

For at bestemme om graden af ​​forbedring i balancepræstation er signifikant relateret til graden af ​​forbedring i EF'erne, vil vi bruge Pearson-korrelation. Vi vil også udføre en mediationsanalyse ved at bruge metoden til forskel i koefficienter til at estimere den medierede effekt af svajeområdeændring på EF-ændring (Mackinnon et al., 2007).