Kan trening balanse, eller nyte musikk, forbedre oppmerksomhet, problemløsning og/eller atferdskontroll?

Eksekutive funksjoner (EF) er avgjørende for suksess i skolen og i livet, fysisk og mental helse, god livskvalitet og sosial harmoni (Miller et al., 2011; Moffitt et al., 2011; Wolfe et al., 2016 ; Wong et al., 2010). Faktisk har EF-er til og med blitt funnet å være mer prediktive for akademisk og karrieresuksess enn sosioøkonomisk status (SES) eller intelligenskvotient (IQ) (Alloway & Alloway, 2010).

Det er godt etablert at EF-er er avhengig av prefrontal cortex (PFC) og andre hjerneregioner som den er sammenkoblet med (Bunge et al., 2002; Diamond, 2002; Duncan & Owen, 2000). Nylig har det blitt demonstrert at mye av balansen (spesielt når det er redusert sanseinntrykk [f.eks. lukkede øyne] eller redusert støttegrunnlag [f.eks. føtter sammen eller ett ben hevet]) krever PFC (Bauby & Kuo, 2000; Kwag & Zijlstra, 2022; St George et al., 2021). Faktisk ser det ut til at økt PFC-aktivitet kompenserer for sensorimotoriske mangler for å opprettholde balansen hos eldre voksne (St George et al., 2021), og dorsolateral PFC har funnet å være betydelig aktivert etter ekstern forstyrrelse av postural stabilitet (Karim et al., 2014) ; Mihara et al., 2008).

Det er veletablert at motorisk læring og balanse er avhengig av lillehjernen og andre innbyrdes beslektede hjerneregioner (Glickstein & Yeo, 1990; Morton & Bastian, 2004). Det er imidlertid viktig at lillehjernen har vist seg å spille en viktig rolle i EF-er (Diamond, 2000; Koziol et al., 2014; Schmahmann, 2004, 2019; Stoodley, 2014; Strick et al., 2009). Lillehjernen er topografisk organisert i motoriske, kognitive og affektive områder og har viktige anatomiske forbindelser med PFC (Bostan & Strick, 2018; Kelly & Strick, 2003; Stoodley et al., 2012). En voksende mengde nyere bevis støtter en nær sammenheng mellom motorisk og kognitiv utvikling (Diamond, 2000; Koziol et al., 2011, 2014).

Ytterligere bevis på den nære sammenhengen mellom EF-er og motorisk funksjon, spesielt balanse, kan sees fra det faktum at barn med nedsatt EF-er (som barn med ADHD) har en tendens til å ha nedsatt balanse (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 det er en overlapping mellom ADHD og utviklingsmessige Koordinasjonsforstyrrelse diagnose på rundt 30-50 % (Pitcher et al., 2003).

Ytterligere støtte for en nær sammenheng mellom balanse og EFer kommer fra tverrsnittsstudier som rapporterer en positiv korrelasjon mellom postural stabilitet og akademiske prestasjoner (Haynes et al., 2017, 2018; Shachaf et al., 2019).

Til slutt, å måtte utføre en EF-oppgave samtidig som å møte en balanseutfordring, svekker ytelsen på begge, noe som tyder på at de trenger delte nevrale ressurser (Bustillo-Casero et al., 2017; Fraizer & Mitra, 2007; Möhring et al., 2018; Shorer et al., 2012).

Formål: Å se om forbedring av balansen kan føre til forbedrede EF-er.

Mål og hypotese Vårt primære mål er å bestemme effekten av å forbedre postural balanse, gjennom en balansetreningsintervensjon, på EF-er hos barn 8-12 år.

Vi antar at treningsbalanse, spesielt under forhold med redusert sensorisk input og/eller redusert støttegrunnlag, ikke bare vil forbedre balansen, men også EF-er. Vi antar videre at graden av forbedring i balanse vil være positivt assosiert med graden av forbedring i EF-er.

Selv om studier har støttet en assosiasjon mellom postural stabilitet og EF-er (Haynes et al., 2017; Mihara et al., 2008; St George et al., 2021), er årsakseffekten av balansetrening (uten aerob, bimanuell eller øye-hånd). koordinering og/eller oppmerksomhetskomponenter) på EF-er har aldri blitt undersøkt. Hvis positive resultater oppnås, vil dette være det første beviset på at balansetreningsprogram kan være en effektiv måte å forbedre EF-er på. Bedre forståelse av effekten av å forbedre balansen på EF-er kan endre vår nåværende tilnærming til EF-trening. Balansetreningstilnærmingen som skal prøves her har flere fordeler i forhold til tradisjonelle tilnærminger – den kan gjøres hjemme eller stort sett hvor som helst, en økt tar bare 15 minutter, den er billig, den lar barn reise seg og bevege seg (i stedet for å måtte bli sittende ved en pult), og forhåpentligvis vil deltakerne synes det er morsomt og hyggelig.

Vi ønsket en aktiv kontrollbetingelse som deltakerne kunne forvente kunne forbedre deres EF-er fordi en del av fordelen fra en intervensjon kommer bare fordi deltakerne forventer at intervensjonen gir en fordel (Boot et al., 2013; Simons et al., 2016). Forventninger kan bli selvoppfyllende profetier (Jenner et al., 1990; Rosenthal & Jacobson, 1968) så vi ønsket aktiv kontrollbetingelse som ville skape lignende forventninger om nytte. Å se musikkvideoer ble valgt som den aktive kontrollbetingelsen på grunn av bevis på at å lytte til musikk forbedrer den kognitive funksjonen til voksne med demens eller kognitiv svikt (Baird & Samson, 2015; Cuddy et al., 2015; Narme et al., 2014; Samson et al., 2015; Särkämö et al., 2008), å spille musikk kan forbedre barns EF-er (Bowmer et al., 2018; Holochwost et al., 2017; Sachs et al., 2017)), å lytte til musikk 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 imidlertid ikke at tilstanden vår for å se på musikk-videoer vil forbedre EF-er, fordi (a) barns deltakelse er passiv (de er bare forbrukere, ser og lytter) og (b) handlingen med å se morsomme musikkvideoer er ikke plass til eventuelle krav til EF-er (mens balanseøvelser bør gjøres).

Ikke-behandlingsgruppen er inkludert i tilfelle Musikkbetingelsen produserer noen små EF-fordeler, i så fall kan det hende at forskjellen i fordeler mellom Balanse- og Musikkbetingelsene ikke er betydelig. Vi forventer imidlertid at mens balansebetingelsen vil gi EF-fordeler betydelig større enn ingen-behandling, vil ikke Musikkbetingelsen, hvis den i det hele tatt gir EF-fordeler, gi dem som er vesentlig større enn ingen-behandling.

Studiepopulasjon Ved å anta et signifikansnivå på 0,05, viste kraftanalyser ved bruk av G*Power 3.1 (Faul et al., 2007) at en prøvestørrelse på 30 per gruppe ville være nødvendig for å gi oss 80 % kraft til å oppdage en middels effektstørrelse (d) ' = 0,5) for EF-endring over tid og for forbedringer i postural svai over tid hos barn basert på funn fra andre studier av EF eller balansetrening hos barn (re: EF-trening: se gjennomgang av Diamond & Ling, 2019; re: balanse , se for eksempel ; Granacher et al., 2011; Heleno et al., 2016).

Med tanke på potensielle frafalls- og manglende overholdelse, tillater vi at 10–20 % av deltakerne ikke fullfører studien. Derfor er målet vårt å rekruttere 108 deltakere (36 per betingelse).

Studiedesign Studieintervensjonene består av: Balansetrening (BT), musikktrening (MT) og business as usual. BT- og MT-intervensjonene vil vare i 12 uker, 3 økter per uke, 15 minutter hver og en ukentlig innsjekkingsøkt med et medlem av forskningsstaben. For business-as-usual-gruppen vil deltakerne ikke ha noen intervensjon. Vurdering av EF-er og balanse vil skje ved baseline, 12 uker senere og 3 måneder etter det.

For BT vil øktene inkludere en kombinasjon av dynamiske (dvs. balanseutfordringer mens du beveger deg, som å balansere en bok på hodet mens du går) og statiske balanseøvelser (dvs. balanseutfordringer mens du står stille, for eksempel å stå på en fot).

For MT vil deltakerne ha tilgang til 10 musikkvideoer hver uke skreddersydd for hvert barns spesifikke interesser, hvorfra de kan velge 4 å se i en økt.

Vurderinger For å vurdere EF-kjerneferdighetene, arbeidsminnet (WM), inhibitorisk kontroll (IC) og kognitiv fleksibilitet (CF), pluss EF-ferdigheter av høyere orden for problemløsning og planlegging, vil følgende validerte tester bli administrert: N- bakside (WM), ombestilling av sifre (WM), hjerter og blomster (WM, IC (responshemming) og CF), Flanker/Reverse Flanker (IC (selektiv oppmerksomhet) og CF), Stroop (IC og CF), Farmer Joe (auditivt vedvarende oppmerksomhet), Tower of London (planlegging og problemløsning) og Design Fluency (kreativ problemløsning). Poeng for både nøyaktighet og reaksjonstid vil bli registrert.

For å vurdere statisk balanse vil barnets trykksenter bli målt ved hjelp av Wii Balance Board under følgende posturale stillinger med øynene åpne og øynene lukket: 1) bipedal, føttene skulderavstand fra hverandre, 2) tandem, en fot foran andre med tærne på den bakre foten som nesten berører hælen på den fremre foten, og 3) enbent, stående på ett ben.

For å vurdere dynamisk balanse vil vi måle den maksimale tiden deltakerne kan opprettholde balansen stående på et slingrebrett med åpne øyne.

Statistisk analyse

Først vil vi se på om variansen til kontinuerlige utfallsvariabler er normalfordelt og omtrent lik på tvers av forhold. Distribusjonskarakteristikker til variabler vil bli evaluert av Kolmogorov-Smirnoffs godhetstest og ved inspeksjon av histogrammer. En slik grafisk inspeksjon vil avdekke om noen viktige avvik fra normalitet ble savnet ved K-S-testen. Homoskedastisitet vil bli evaluert ved hjelp av Levene-testen. Matematiske transformasjoner som logaritmer vil bli brukt for å forbedre etterlevelsen av normalitet hvis avvik blir funnet. I tilfelle normalitetsantagelsen ikke er oppfylt selv etter matematiske transformasjoner, vil vi bruke den ikke-parametriske Friedmans test da vår studie inkluderer gjentatte utfallsmål på forskjellige tidspunkter.

Vi vil se på om gruppene skilte seg signifikant i noen bakgrunnsvariabel, som alder, og om noen av disse variablene er signifikant relatert til noen utfallsvariabler. Vi vil kontrollere for eventuelle bakgrunnsvariabler som viser signifikante effekter.

For å finne ut om vårt balansetreningsprogram er effektivt for å forbedre balansen, vil vi bruke blandingsmodellregresjon for å sammenligne deltakernes ytelse på statiske og dynamiske balansetester blant alle 3 gruppene ved pre-intervensjon (for å fortelle oss om det var noen forskjeller mellom gruppene kl. i begynnelsen), etter intervensjon og 3 måneders oppfølging (for å fortelle oss om noen av gruppene presterer betydelig bedre enn de andre umiddelbart etter og/eller 3 måneder etter intervensjonsperioden). Hvis vi finner et signifikant resultat, vil vi deretter gjøre post-hoc parvise sammenligninger for å se hvilke grupper som er signifikant forskjellige fra hverandre. Tukey- eller Bonferroni-korrigeringer vil bli brukt til å korrigere for flere sammenligninger som potensielt øker sannsynligheten for å finne en signifikant forskjell ved en tilfeldighet. Vi vil også sammenligne graden av forbedring (fra før-til-post-intervensjon og fra pre-intervensjon til 3-måneders oppfølging) for å se om noen gruppe(r) forbedret seg mer enn andre og gjøre post-hoc parvise sammenligninger hvis noen signifikante. effekter er funnet.

For å finne ut om treningsbalanse forbedret EF-er mer enn å nyte musikk eller business as usual vil vi igjen bruke en regresjon med blandet modell. Som beskrevet ovenfor for balansevurderinger vil alle 3 gruppene sammenlignes ved pre-intervensjon, post-intervention og 3-måneders oppfølging. Hvis vi finner et signifikant resultat, vil vi deretter gjøre post-hoc parvise sammenligninger for å se hvilke grupper som er signifikant forskjellige fra hverandre. Tukey- eller Bonferroni-korrigeringer vil bli brukt til å korrigere for flere sammenligninger. Vi vil også sammenligne graden av forbedring for å se om noen gruppe(r) har forbedret seg mer enn andre.

For å finne ut om graden av forbedring i balanseytelse er signifikant relatert til graden av forbedring i EF-ene, vil vi bruke Pearson-korrelasjon. Vi vil også gjennomføre en formidlingsanalyse ved å bruke metoden for forskjell i koeffisienter for å estimere den medierte effekten av svaiområdeendring på EF-endring (Mackinnon et al., 2007).