Umfassendes Frühstück und Aktivitäten am Morgen für mehr Engagement im Klassenzimmer

Spezifische Ziele:

Spezifisches Ziel 1: Bestimmen Sie die unabhängigen und konvergenten Auswirkungen von Frühstück und Bewegung auf das Verhalten von Kindern im Klassenzimmer mithilfe systematischer Beobachtungen im Klassenzimmer.

Hypothese 1: Gruppen, denen ein proteinreiches Frühstück zugewiesen wurde (1 und 3), werden im Vergleich zu denen, die ein kohlenhydratreiches Frühstück erhalten (Gruppen 2 und 4), ein größeres Engagement und ein geringeres Verhalten außerhalb der Aufgabe zeigen (der Haupteffekt eines proteinreichen Frühstücks). Gruppen, die Morgengymnastik (2 und 3) erhalten, zeigen im Vergleich zu Gruppen, die keine Morgengymnastik (1 und 4) erhalten, großes Engagement und ein geringeres Verhalten außerhalb der Aufgaben (Haupteffekt der Übung). Kinder, die sowohl Bewegung als auch Frühstück erhalten (Gruppe 3), zeigen größere Verbesserungen als diejenigen, die nur eines erhalten (1 vs. 3 & 2 vs. 3), den Interaktionseffekt.

Spezifisches Ziel 2: Bestimmen Sie die unabhängigen und konvergenten Auswirkungen von Frühstück und körperlicher Aktivität auf die hemmende Kontrolle und Aufmerksamkeit mithilfe computergestützter Aufgaben für exekutive Funktionen.

Hypothese 2: Es wird angenommen, dass unsere Daten einen Haupteffekt eines proteinreichen Frühstücks auf die Leistung neuropsychologischer Aufgaben zeigen werden (Gruppen 1 und 3 vs. Gruppen 2 und 4), ein Haupteffekt von Morgengymnastik (2 und 3 vs. 1 und 4) und ein Interaktionseffekt, der die Kombination von Frühstück und Bewegung über die beiden isolierten hinaus begünstigt (3 vs. 1, 3 vs. 2).

Spezifisches Ziel 3: Erforschung möglicher Veränderungen der Gehirnaktivität durch Beurteilung des Blutflusses mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) im präfrontalen Kortex bei gleichzeitiger Erledigung computergestützter kognitiver Aufgaben.

Hypothese 3: Es wird erwartet, dass die Ergebnisse ähnliche Muster wie bei den Zielen 1 und 2 zeigen, so dass der Blutfluss im präfrontalen Kortex in Gruppen, die beides erhalten, stärker zunimmt, im Vergleich zu denen, die nur eines erhalten, und denen, die keines von beiden erhalten. Es werden Zusammenhänge zwischen der Gehirndurchblutung, der Aufgabenerfüllung und dem Verhalten im Klassenzimmer untersucht.

Hintergrund:

Starke experimentelle und beobachtende Beweise belegen Zusammenhänge zwischen Ernährung, körperlicher Aktivität und neurokognitiver Entwicklung. Tatsächlich wurde eine der ersten Interventionen, die zeigte, dass Bewegung die kognitiven Fähigkeiten von Kindern im Grundschulalter verbessert, an der University of Illinois Urbana Champaign durchgeführt, und mehrere nachfolgende Studien haben diese Ergebnisse wiederholt. Viele Studien zur Bewertung der Ernährungsqualität weisen auf einen klaren Zusammenhang zwischen der Ernährungsqualität und der Kognition bei Kindern hin. Während diese Ergebnisse für Forscher wichtig sind, liegt ihre wahrgenommene Bedeutung für Eltern und Lehrer in ihrem Versprechen, die akademischen Ergebnisse zu beeinflussen. Beispielsweise verbessert Bewegung die kognitive Hemmung bei Laboraufgaben, aber Lehrer möchten sehen, dass sich der Nutzen verallgemeinert, wenn sie vor dem Sprechen die Hand heben. Hier liegen überraschend wenige Daten vor, was die Akzeptanz von Interventionen einschränkt.

Ein weiterer Aspekt im Hinblick auf das Gesundheitsverhalten ist der sozioökonomische Status, da Personen aus einkommensschwachen Vierteln sowie rassischen/ethnischen Minderheiten nachweislich schlechtere Ernährungsgewohnheiten, weniger körperliche Aktivität und eine höhere Rate an Fettleibigkeit haben, was Kinder in diesen Gruppen besonders anfällig macht Rückstand bei akademischen Leistungen und kognitiver Entwicklung. Daher sollten Interventionen zur Verbesserung dieses Gesundheitsverhaltens auf Kinder aus dieser Bevölkerungsgruppe abzielen, da sie wahrscheinlich den größten Nutzen aus einer gesunden Lebensweise ziehen.

Schließlich sind Interventionen in Schulen besonders vorteilhaft, da Kinder den größten Teil ihres Tages in der Schule verbringen, nicht nur während des Unterrichts, sondern auch vor und nach der Schule als Kinderbetreuung, während die Eltern berufstätig sind. Schließlich zeigen viele Beobachtungs- und experimentelle Studien zwar eindeutige Wechselwirkungen zwischen Ernährung, Kognition und Bewegung und Kognition, diese werden jedoch fast immer isoliert untersucht, ohne kombinierte Effekte zu untersuchen. Was ist am wichtigsten? Welchen Nutzen bringt die Kombination aus Ernährung und Bewegung über die beiden isolierten hinaus?

Zu den interessierenden Ergebnissen gehören das Verhalten der Kinder im Klassenzimmer, insbesondere die Zeit, die sie mit und außerhalb der Aufgabe verbringen, verhaltensbezogene kognitive Fähigkeiten wie Genauigkeit und Reaktionszeit bei computergestützten Aufgaben zur Beurteilung der Aufmerksamkeit und Hemmungskontrolle sowie die Durchblutung bestimmter Bereiche des Gehirns, die mit Aufmerksamkeit und Verhalten im Klassenzimmer verbunden sind . In dieser Pilotstudie wird eine einwöchige (Montag-Freitag) schulbasierte Intervention unter Verwendung eines 2 x 2-faktoriellen Designs mit 2 Faktoren, Morgengymnastik (ja/nein) und Frühstück (proteinreich/kohlenhydratreich) und jeweils 2 Stufen durchgeführt Faktor (ja oder nein). Kinder werden in eine von vier Interventionsgruppen randomisiert: 1) nur proteinreiches Frühstück, 2) sportliches und kohlenhydratreiches Frühstück, 3) sowohl proteinreiches Frühstück als auch sportliche Betätigung und 4) nur kohlenhydratreiches Frühstück. Am Montag, Mittwoch und Freitag dieser Woche wird das Verhalten der Kinder im Klassenzimmer mithilfe einer Aufzeichnung einer in ihrem Klassenzimmer angebrachten Kamera überwacht. Am Freitagnachmittag werden die kognitive Funktion und die Gehirndurchblutung der Kinder beurteilt. Die Randomisierung wird nach Studienbeginn von einem Co-Forscher der Studie, Dr. Naiman Kahn, unter Verwendung eines Block-Randomisierungsschemas durchgeführt, das während jeder Welle angewendet wird. Die Wellen haben eine Größe, die durch vier teilbar ist. Datensammler sind blind für den Zustand. Bei den Interventionen werden keine Daten erhoben.

Bei der aktuellen Studie handelt es sich um eine schulbasierte Intervention. Die Kinder werden vor der Durchführung der Intervention eine Woche lang überwacht, um grundlegende Beurteilungen des Verhaltens, der Kognition und der Gehirndurchblutung im Klassenzimmer zu ermöglichen. Die Intervention wird in der folgenden Woche durchgeführt und die Nachtests finden in derselben Woche am Montag, Mittwoch und Freitag statt. Nach Abschluss der Studie werden allen Teilnehmern unabhängig von der Gruppenzuteilung fünf Tage Frühstück und fünf Tage Morgengymnastik angeboten.

Es wird wie folgt vorgegangen:

Die Eltern werden nach ihrer Einwilligung eine demografische Umfrage durchführen, um die Teilnehmer, Alter, biologisches Geschlecht, Geburtsdatum, Rasse/ethnische Zugehörigkeit, Haushaltseinkommen/Bildungsstatus und jede Diagnose neuropsychologischer Störungen wie Autismus-Spektrum-Störung oder Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivität/Impulsivität zu bestätigen Störung (ADHS).

Basistest: Eine Woche vor der Intervention wird das Verhalten der Kinder im Klassenzimmer dreimal in der Woche (Montag bis Freitag) mithilfe des systematischen Beobachtungstools „Behavioral Observation of Students in Schools“ (BOSS) beobachtet. Darüber hinaus werden am Ende der Woche am Freitag die grundlegende Gehirnfunktion mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) und kognitive Tests anhand der Leistung bei computergestützten Aufgaben sowie Größe und Gewicht bewertet.

Die aerobe Fitness wird durch einen Shuttle-Lauf beurteilt. Dieser Test ermöglicht eine Gruppenbewertung der aeroben Fitness, indem die Kinder angewiesen werden, 20 Meter lang synchron mit einer Reihe von Pieptönen zu laufen. Die Häufigkeit der Pieptöne erhöht sich allmählich, so dass die Teilnehmer jede Runde schneller laufen müssen. Sobald ein Kind das Tempo nicht mehr mithalten kann, ist der Test abgeschlossen. Diese Bewertung wird nur einmal zu Studienbeginn durchgeführt.

Während morgendlicher körperlicher Aktivität wird die Herzfrequenz mithilfe des First-Beat-Herzfrequenzsystems aufgezeichnet, zu dem auch Brustgurte gehören. Während der gesamten Basiswoche werden die Kinder gebeten, einen Beschleunigungsmesser an der Hüfte zu tragen, um ihr körperliches Aktivitätsniveau im Laufe des Tages zu beurteilen. Die Größe und das Gewicht der Kinder werden einmal zu Studienbeginn mithilfe einer Waage und eines Stadiometers beurteilt.