Abbracciare la colazione mattutina e l'attività per il coinvolgimento in classe

Obiettivi specifici:

Obiettivo specifico 1: Determinare gli effetti indipendenti e convergenti della colazione e dell'esercizio fisico sul comportamento dei bambini in classe utilizzando osservazioni sistematiche in classe.

Ipotesi 1: i gruppi assegnati a ricevere una colazione ricca di proteine ​​(1 e 3) dimostreranno un maggiore coinvolgimento e un ridotto comportamento fuori dall'attività rispetto a quelli che ricevono una colazione ricca di carboidrati (gruppi 2 e 4) (l'effetto principale della colazione ad alto contenuto proteico). I gruppi che ricevono esercizi mattutini (2 e 3) dimostreranno un grande coinvolgimento e un ridotto comportamento fuori dall'attività rispetto ai gruppi che non ricevono esercizi (1 e 4) (effetto principale dell'esercizio). I bambini che ricevono sia esercizio fisico che colazione (gruppo 3), dimostreranno miglioramenti maggiori rispetto a quelli che ne ricevono solo uno (1 contro 3 e 2 contro 3), l'effetto di interazione.

Obiettivo specifico 2: Determinare gli effetti indipendenti e convergenti della colazione e dell'attività fisica sul controllo inibitorio e sull'attenzione utilizzando compiti di funzioni esecutive computerizzate.

Ipotesi 2: Si ipotizza che i nostri dati mostreranno un effetto principale della colazione ricca di proteine ​​sulla performance dei compiti neuropsicologici (gruppi 1 e 3 vs. gruppi 2 e 4), un effetto principale dell'esercizio mattutino (2 e 3 contro 1 e 4) e un effetto di interazione che favorisce la combinazione di colazione ed esercizio fisico oltre l'uno o l'altro in isolamento (3 contro 1, 3 contro 2).

Obiettivo specifico 3: esplorare potenziali cambiamenti nell'attività cerebrale valutando il flusso sanguigno tramite spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNIRS) nella corteccia prefrontale, completando al contempo i compiti cognitivi computerizzati.

Ipotesi 3: Si prevede che i risultati evidenzino modelli simili a quelli degli obiettivi 1 e 2, in modo tale che il flusso sanguigno nella corteccia prefrontale aumenterà maggiormente nei gruppi che ricevono entrambi, rispetto a quelli che ne ricevono solo uno e quelli che non ricevono nessuno dei due. Verranno valutate le relazioni tra il flusso sanguigno cerebrale, l'esecuzione dei compiti e il comportamento in classe.

Sfondo:

Forti prove sperimentali e osservazionali supportano le connessioni tra alimentazione, attività fisica e sviluppo neurocognitivo. Infatti, uno dei primi interventi per dimostrare che l’esercizio migliora le capacità cognitive nei bambini in età elementare è stato condotto presso l’Università Urbana Champaign dell’Illinois, e diversi studi successivi hanno replicato questi risultati. Molti studi che valutano la qualità della dieta indicano un chiaro legame tra qualità della dieta e cognizione nei bambini. Sebbene questi risultati siano importanti per i ricercatori, la loro importanza percepita da genitori e insegnanti risiede nella loro promessa di influenzare i risultati accademici. Ad esempio, l’esercizio migliora l’inibizione cognitiva sui compiti di laboratorio, ma gli insegnanti vogliono vedere che il beneficio si generalizzi nell’alzare la mano prima di parlare. Qui, ci sono sorprendentemente pochi dati, che limitano l’adozione degli interventi.

Un’altra considerazione riguardante i comportamenti legati alla salute è lo stato socioeconomico, poiché gli individui provenienti da quartieri a basso reddito e da minoranze razziali/etniche hanno dimostrato di avere modelli alimentari più scadenti, tassi più bassi di attività fisica e tassi più elevati di obesità, rendendo i bambini di questi gruppi particolarmente vulnerabili a rimanere indietro nei risultati accademici e nello sviluppo cognitivo. Pertanto, gli interventi per migliorare tali comportamenti sanitari dovrebbero rivolgersi ai bambini che rappresentano queste popolazioni poiché probabilmente traggono il massimo vantaggio dai cambiamenti dello stile di vita sano.

Infine, gli interventi condotti nelle scuole sono particolarmente vantaggiosi poiché i bambini trascorrono gran parte della loro giornata nelle scuole non solo durante l'istruzione ma anche prima e dopo la scuola come custodia dei bambini mentre i genitori lavorano. Infine, mentre molti studi osservazionali e sperimentali mostrano chiare interazioni dieta-cognizione ed esercizio-cognizione, queste sono quasi sempre studiate isolatamente senza esaminare gli effetti combinati. Qual è la cosa più importante? Quanti benefici offre la combinazione di dieta ed esercizio fisico oltre a quelli presi singolarmente?

I risultati di interesse includono il comportamento in classe dei bambini, in particolare il tempo trascorso dentro e fuori dal compito, abilità cognitive comportamentali come l'accuratezza e il tempo di reazione su compiti computerizzati che valutano l'attenzione e il controllo inibitorio e il flusso sanguigno verso aree specifiche del cervello associate all'attenzione e al comportamento in classe. . Questo studio pilota implementerà un intervento scolastico di 1 settimana (dal lunedì al venerdì) utilizzando un disegno fattoriale 2 x 2 con 2 fattori, esercizio mattutino (sì/no) e colazione (ricca di proteine/ricca di carboidrati) e 2 livelli di ciascuno fattore (sì o no). I bambini verranno randomizzati in uno dei quattro gruppi di intervento, 1) solo colazione ricca di proteine, 2) esercizio fisico e colazione ricca di carboidrati, 3) colazione ricca di proteine ​​ed esercizio fisico e 4) solo colazione ricca di carboidrati. Lunedì, mercoledì e venerdì della settimana, il comportamento dei bambini in classe verrà monitorato tramite una registrazione su una telecamera posizionata nella loro classe. Venerdì pomeriggio verranno valutate la funzione cognitiva e il flusso sanguigno cerebrale dei bambini. La randomizzazione sarà condotta dopo il basale da un co-investigatore dello studio, il dottor Naiman Kahn, utilizzando uno schema di randomizzazione a blocchi che verrà applicato durante ciascuna ondata. Le onde avranno dimensioni divisibili per quattro. I raccoglitori di dati saranno ciechi rispetto alle condizioni. Gli interventi non raccoglieranno dati.

Il presente studio è un intervento basato sulla scuola. I bambini saranno monitorati per una settimana prima dell'implementazione dell'intervento al fine di fornire valutazioni di base del comportamento in classe, della cognizione e del flusso sanguigno cerebrale. L'intervento verrà attuato la settimana successiva e il post-test avverrà nella stessa settimana nei giorni di lunedì, mercoledì e venerdì. Dopo il completamento dello studio, a tutti i partecipanti verranno offerti cinque giorni di colazione e cinque giorni di esercizi mattutini, indipendentemente dal gruppo assegnato.

Verrà seguita la seguente procedura:

I genitori completeranno un sondaggio demografico dopo il consenso per confermare i partecipanti, età, sesso biologico, data di nascita, razza/etnia, reddito familiare/stato di istruzione e qualsiasi diagnosi di disturbi neuropsicologici come disturbo dello spettro autistico o deficit di attenzione/iperattività/impulsività Disturbo (ADHD).

Test di base: per una settimana prima dell'intervento, il comportamento in classe dei bambini sarà osservato tre volte durante la settimana (dal lunedì al venerdì) utilizzando lo strumento di osservazione sistematica Behavioral Observation of Students in Schools (BOSS). Inoltre, la funzione cerebrale di base tramite la spettroscopia funzionale del vicino infrarosso (fNIRS) e i test cognitivi tramite le prestazioni su compiti computerizzati verranno valutati venerdì alla fine della settimana insieme all'altezza e al peso.

La capacità aerobica sarà valutata tramite una corsa in navetta. Questo test consente una valutazione di gruppo della capacità aerobica istruendo i bambini a correre in sincronia con una serie di segnali acustici per 20 metri. La frequenza dei segnali acustici aumenta gradualmente, richiedendo ai partecipanti di correre più velocemente ad ogni round. Una volta che il bambino non riesce a tenere il passo, il test è completato. Questa valutazione sarà completata solo una volta al basale.

Durante le sessioni mattutine di attività fisica, la frequenza cardiaca verrà registrata utilizzando il sistema di frequenza cardiaca del primo battito, che include fasce toraciche. Per l'intera settimana di riferimento, ai bambini verrà chiesto di indossare un accelerometro sul fianco per valutare il livello di attività fisica durante il giorno. L'altezza e il peso dei bambini saranno valutati una volta al basale utilizzando una scala e uno stadiometro.