L'entraînement à l'équilibre ou la musique peuvent-ils améliorer l'attention, la résolution de problèmes et/ou les capacités de contrôle du comportement ?

Les fonctions exécutives (FE) sont essentielles à la réussite scolaire et dans la vie, à la santé physique et mentale, à une bonne qualité de vie et à l'harmonie sociale (Miller et al., 2011 ; Moffitt et al., 2011 ; Wolfe et al., 2016 ; Wong et al., 2010). En effet, les FE se sont même avérés plus prédictifs de la réussite scolaire et professionnelle que le statut socio-économique (SSE) ou le quotient intellectuel (QI) (Alloway & Alloway, 2010).

Il est bien établi que les EF dépendent du cortex préfrontal (PFC) et d'autres régions cérébrales avec lesquelles il est interconnecté (Bunge et al., 2002 ; Diamond, 2002 ; Duncan & Owen, 2000). Récemment, il a été démontré qu'une grande partie de l'équilibre (en particulier lorsqu'il y a une entrée sensorielle réduite [par exemple, les yeux fermés] ou une base de soutien réduite [par exemple, les pieds joints ou une jambe levée]) nécessite PFC (Bauby & Kuo, 2000; Kwag & Zijlstra, 2022 ; St George et al., 2021). En fait, l'activité accrue du PFC semble compenser les déficits sensorimoteurs pour maintenir l'équilibre chez les personnes âgées (St George et al., 2021), et le PFC dorsolatéral s'est avéré être activé de manière significative après une perturbation externe de la stabilité posturale (Karim et al., 2014 ; Mihara et al., 2008).

Il est bien établi que l'apprentissage moteur et l'équilibre dépendent du cervelet et d'autres régions cérébrales interdépendantes (Glickstein & Yeo, 1990; Morton & Bastian, 2004). Mais surtout, il a été démontré que le cervelet joue un rôle important dans les FE (Diamond, 2000 ; Koziol et al., 2014 ; Schmahmann, 2004, 2019 ; Stoodley, 2014 ; Strick et al., 2009). Le cervelet est topographiquement organisé en aires motrices, cognitives et affectives et a des liens anatomiques importants avec le PFC (Bostan & Strick, 2018 ; Kelly & Strick, 2003 ; Stoodley et al., 2012). Un nombre croissant de preuves récentes soutient une association étroite entre le développement moteur et cognitif (Diamond, 2000 ; Koziol et al., 2011, 2014).

Une autre preuve du lien étroit entre les FE et la fonction motrice, en particulier l'équilibre, peut être vue du fait que les enfants avec des FE altérés (tels que les enfants atteints de TDAH) ont tendance à avoir un équilibre altéré (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) et il existe un chevauchement entre le TDAH et le développement. Diagnostic de trouble de la coordination d'environ 30 à 50 % (Pitcher et al., 2003).

Un autre soutien pour un lien étroit entre l'équilibre et les FE provient d'études transversales qui rapportent une corrélation positive entre la stabilité posturale et la performance scolaire (Haynes et al., 2017, 2018 ; Shachaf et al., 2019).

Enfin, le fait de devoir effectuer une tâche EF en même temps que de relever un défi d'équilibre nuit aux performances des deux, ce qui suggère qu'ils ont besoin de ressources neuronales partagées (Bustillo-Casero et al., 2017 ; Fraizer & Mitra, 2007 ; Möhring et al., 2018 ; Shorer et al., 2012).

Objectif : voir si l'amélioration de l'équilibre peut conduire à une amélioration des FE.

Objectifs et hypothèse Notre objectif principal est de déterminer l'effet de l'amélioration de l'équilibre postural, par une intervention d'entraînement à l'équilibre, sur les FE chez les enfants de 8 à 12 ans.

Nous émettons l'hypothèse que l'équilibre d'entraînement, en particulier dans des conditions d'apport sensoriel réduit et/ou de base de soutien réduite, améliorera non seulement l'équilibre mais aussi les FE. Nous émettons en outre l'hypothèse que le degré d'amélioration de l'équilibre sera positivement associé au degré d'amélioration des FE.

Bien que des études aient soutenu une association entre la stabilité posturale et les FE (Haynes et al., 2017 ; Mihara et al., 2008 ; St George et al., 2021), l'effet causal de l'entraînement à l'équilibre (sans aérobie, bimanuel ou œil-main la coordination et/ou les composantes de pleine conscience) sur les FE n'ont jamais été étudiées. Si des résultats positifs sont obtenus, ce serait la première preuve que les programmes d'entraînement à l'équilibre pourraient être un moyen efficace d'améliorer les FE. Une meilleure compréhension de l'effet de l'amélioration de l'équilibre sur les FE peut changer notre approche actuelle de la formation des FE. L'approche d'entraînement à l'équilibre à essayer ici présente plusieurs avantages par rapport aux approches traditionnelles - elle peut être pratiquée à la maison ou presque n'importe où, une séance ne prend que 15 minutes, elle est peu coûteuse, elle permet aux enfants de se lever et de se déplacer (plutôt que d'avoir à rester assis à un bureau), et j'espère que les participants trouveront cela amusant et agréable.

Nous voulions une condition de contrôle actif dont les participants s'attendraient à ce qu'elle améliore leurs FE parce qu'une partie du bénéfice d'une intervention se produit simplement parce que les participants s'attendent à ce que l'intervention produise un bénéfice (Boot et al., 2013 ; Simons et al., 2016). Les attentes peuvent devenir des prophéties auto-réalisatrices (Jenner et al., 1990 ; Rosenthal & Jacobson, 1968). Nous voulions donc une condition de contrôle actif qui engendrerait des attentes similaires de bénéfices. Regarder des vidéos musicales a été choisi comme condition de contrôle actif en raison des preuves que l'écoute de la musique améliore le fonctionnement cognitif des adultes atteints de démence ou de déclin cognitif (Baird et Samson, 2015 ; Cuddy et al., 2015 ; Narme et al., 2014 ; Samson et al., 2015 ; Särkämö et al., 2008), jouer de la musique peut améliorer les FE des enfants (Bowmer et al., 2018 ; Holochwost et al., 2017 ; Sachs et al., 2017)), écouter de la musique améliore l'humeur ( Kemper & Danhauer, 2005 ; Raglio et al., 2015), et l'amélioration de l'humeur conduit à de meilleurs FE (Ashby et al., 1999 ; Isen, 2000 ; Yang et al., 2013). Cependant, nous ne nous attendons pas à ce que notre condition de regarder des vidéos musicales améliore les FE, car (a) la participation des enfants est passive (ils ne sont que des consommateurs, qui regardent et écoutent) et (b) le fait de regarder des vidéos musicales agréables ne place pas toute demande sur les FE (alors que faire des exercices d'équilibre devrait).

Le groupe sans traitement est inclus dans le cas où la condition de musique produit de petits avantages EF, auquel cas la différence d'avantages entre les conditions d'équilibre et de musique peut ne pas être significative. Nous nous attendrions cependant à ce que la condition d'équilibre produise des avantages EF significativement supérieurs à l'absence de traitement, la condition musicale, si elle produit des avantages EF, n'en produira pas de significativement supérieur à l'absence de traitement.

Population étudiée En supposant un niveau de signification de 0,05, les analyses de puissance utilisant G*Power 3.1 (Faul et al., 2007) ont montré qu'une taille d'échantillon de 30 par groupe serait nécessaire pour nous donner une puissance de 80 % pour détecter une taille d'effet moyenne (d ' = 0,5) pour le changement de FE au fil du temps et pour les améliorations du balancement postural au fil du temps chez les enfants sur la base des résultats d'autres études sur la FE ou l'entraînement à l'équilibre chez les enfants (concernant la formation FE : voir l'examen de Diamond & Ling, 2019 ; concernant l'équilibre , voir, par exemple, ; Granacher et al., 2011 ; Heleno et al., 2016).

Compte tenu des taux potentiels d'abandon et de non-conformité, nous permettons à 10 à 20 % des participants de ne pas terminer l'étude. Par conséquent, notre objectif est de recruter 108 participants (36 par condition).

Conception de l'étude Les interventions de l'étude consistent en : formation à l'équilibre (BT), formation à la musique (MT) et business as usual. Les interventions BT et MT se dérouleront sur 12 semaines, 3 sessions par semaine, 15 minutes chacune et une session de contrôle hebdomadaire avec un membre du personnel de recherche. Pour le groupe business-as-usual, les participants n'auront aucune intervention. L'évaluation des FE et de l'équilibre aura lieu au départ, 12 semaines plus tard et 3 mois plus tard.

Pour BT, les séances comprendront une combinaison d'exercices d'équilibre dynamique (c'est-à-dire des défis d'équilibre tout en bougeant, comme tenir un livre sur la tête en marchant) et d'exercices d'équilibre statique (c'est-à-dire des défis d'équilibre tout en restant immobile, comme se tenir sur un pied).

Pour MT, les participants auront accès chaque semaine à 10 vidéos musicales adaptées aux intérêts spécifiques de chaque enfant, parmi lesquelles ils pourront en choisir 4 à regarder dans n'importe quelle session.

Évaluations Pour évaluer les compétences EF de base, la mémoire de travail (WM), le contrôle inhibiteur (IC) et la flexibilité cognitive (CF), ainsi que les compétences EF d'ordre supérieur de résolution de problèmes et de planification, les tests validés suivants seront administrés : N- back (WM), Re-ordering digits (WM), Hearts and Flowers (WM, IC (inhibition de la réponse) et CF), Flanker/Reverse Flanker (IC (attention sélective) et CF), Stroop (IC et CF), Farmer Joe (attention soutenue auditive), Tower of London (planification et résolution de problèmes) et Design Fluency (résolution créative de problèmes). Les scores de précision et de temps de réaction seront enregistrés.

Pour évaluer l'équilibre statique, le centre de pression de l'enfant sera mesuré à l'aide de la Wii Balance Board dans les positions posturales suivantes avec les yeux ouverts et les yeux fermés : 1) bipède, pieds écartés à la distance des épaules, 2) tandem, un pied devant le autre avec les orteils du pied arrière touchant presque le talon du pied avant, et 3) unipédale, debout sur une jambe.

Pour évaluer l'équilibre dynamique, nous mesurerons le temps maximum que les participants peuvent maintenir leur équilibre debout sur une planche oscillante avec les yeux ouverts.

Analyses statistiques

Tout d'abord, nous examinerons si la variance des variables de résultat continues est normalement distribuée et à peu près égale entre les conditions. Les caractéristiques distributionnelles des variables seront évaluées par le test d'ajustement de Kolmogorov-Smirnoff et par l'inspection des histogrammes. Une telle inspection graphique révélera si des écarts importants par rapport à la normalité ont été manqués par le test K-S. L'homoscédasticité sera évaluée à l'aide du test de Levene. Des transformations mathématiques telles que les logarithmes seront appliquées pour améliorer la conformité à la normalité si des écarts sont trouvés. Dans le cas où l'hypothèse de normalité n'est pas satisfaite même après des transformations mathématiques, nous utiliserons le test de Friedman non paramétrique car notre étude comprend des mesures de résultats répétées à différents moments dans le temps.

Nous examinerons si les groupes différaient de manière significative dans une variable de fond, comme l'âge, et si l'une de ces variables est significativement liée à des variables de résultat. Nous contrôlerons toutes les variables de fond qui montrent des effets significatifs.

Pour déterminer si notre programme d'entraînement à l'équilibre est efficace pour améliorer l'équilibre, nous utiliserons une régression à modèle mixte pour comparer les performances des participants aux tests d'équilibre statique et dynamique parmi les 3 groupes avant l'intervention (pour nous dire s'il y avait des différences entre les groupes à au début), post-intervention et suivi de 3 mois (pour nous dire si l'un des groupes est significativement plus performant que les autres immédiatement après et/ou 3 mois après la période d'intervention). Si nous trouvons un résultat significatif, nous ferons ensuite des comparaisons par paires post-hoc pour voir quels groupes sont significativement différents les uns des autres. Les corrections de Tukey ou de Bonferroni seront utilisées pour corriger les comparaisons multiples susceptibles de gonfler la probabilité de trouver une différence significative par hasard. Nous comparerons également le degré d'amélioration (de la pré- à la post-intervention et de la pré-intervention au suivi de 3 mois) pour voir si un ou plusieurs groupes se sont améliorés plus que d'autres et effectuerons des comparaisons par paires post-hoc le cas échéant. des effets sont constatés.

Pour déterminer si l'équilibre de l'entraînement a amélioré les FE plus que de profiter de la musique ou du statu quo, nous utiliserons à nouveau une régression à modèle mixte. Comme décrit ci-dessus pour les évaluations de l'équilibre, les 3 groupes seront comparés lors du suivi pré-intervention, post-intervention et de 3 mois. Si nous trouvons un résultat significatif, nous ferons ensuite des comparaisons par paires post-hoc pour voir quels groupes sont significativement différents les uns des autres. Les corrections de Tukey ou de Bonferroni seront utilisées pour corriger les comparaisons multiples. Nous comparerons également le degré d'amélioration pour voir si un ou plusieurs groupes se sont améliorés plus que d'autres.

Pour déterminer si le degré d'amélioration des performances d'équilibre est significativement lié au degré d'amélioration des FE, nous utiliserons la corrélation de Pearson. Nous effectuerons également une analyse de médiation en utilisant la méthode de la différence des coefficients pour estimer l'effet médiat du changement de zone de balancement sur le changement de FE (Mackinnon et al., 2007).