认知行动项目：身体活动、大脑和认知 (Cogni-Action)

关于这项研究（即交叉随机试验），孩子们将被随机分配到每个方案会议，参加所有会议，间隔两周。 因此，他们将协助我们的健身房执行三个协议中的一个，随后他们将被转移到实验室，在那里他们将在静息状态条件下和两个不同的认知任务期间进行脑电图和眼动追踪测量。更多细节可以在以下部分。

该项目的设计将包括一个平衡的交叉试验，参与者将在不同的日子以随机顺序执行三种不同的 PA 训练协议。 每个孩子将每两周访问我们的实验室 3 次，以确保有一个“洗脱”期，目的是减轻每个协议对 PA 的影响。 参与者将在同一工作日（例如，星期一）和同一天协助三个不同的会议，以避免之前的学校活动或昼夜节律的差异。 参与者将经历“久坐状态”(SC)，就像以前使用的那样坐着看电视纪录片，以及两种不同的 PA 协议，包括“中等强度连续训练”(MICT)，即连续户外步行，和“合作高强度间歇训练”（C-HIIT），由与合作伙伴（体育老师）的巡回训练组成。 鉴于与通常在学校进行的活动类型相对应的内容，选择了这三个协议。 因此，SC 模仿在任何学术课程中花费的时间（即 数学或语言课程）； MICT 代表体育课中的典型活动；之所以选择 C-HIIT，是因为它被认为是一种可能在 PE 课程中实施的锻炼协议。 这三个协议的设计使它们之间的能量消耗相等，以消除能量消耗的差异作为可能的混杂因素。 能量消耗计算协议在补充材料中有详细说明。

在每个 PA 协议之后，参与者将按如下方式进行脑电图和眼动追踪测量：首先，将仅在 3 分钟内使用脑电图评估静息状态下的自发性大脑活动，随后，眼动追踪将与脑电图同时进行，同时参与者执行认知任务（工作记忆任务和阅读任务）。 测量将在每个条件结束后 20 到 25 分钟之间开始。 通过这种方式，我们将在下一个科目开始之前模仿智利的学校休息时间。 所有措施都将在“Laboratorio Lenguaje & Cognición ELV”进行，该实验室隶属于瓦尔帕莱索天主教大学文学和语言科学研究所。 为了避免评估者的主观影响，当参与者去实验室时，评估者将根据参与者执行的 PA 协议被蒙蔽。

神经电和眼动仪测量脑电图测量：将使用用于脑电图的 B-Alert X24 设备（美国加利福尼亚州高级大脑监测），它由 24 个有源电极组成，可最大限度地减少感兴趣的生物过程之外的电气设备噪声，确保良好的信号质量。 两个通道将用于记录眼电图活动，以更好地区分与眼球运动和眨眼相关的真实脑电图和眼电图活动。 录音将以每秒 256 个值的采样率进行，带通滤波器介于 0.1 - 100 Hz 之间，陷波滤波器为 50 Hz，以消除房间内周围交流电的噪音。 需要注意的是，该设备是无线的，安装在参会人员身上更加方便快捷。 对于这项研究，研究人员将重点关注通道 Fz、Cz、CPz、Pz、POz、Oz、O1 和 O2。

眼动仪：Tobii Pro TX300（Tobii，斯德哥尔摩，瑞典）将用于通过红外光谱附近的光敏相机直接跟踪眼球运动。 该设备研究阅读过程中的视觉运动特征和每个单词的环视轨迹。 此外，它将用于定义读取这些单词的确切时刻，从而能够同步 EEG 记录以计算反映大脑语言处理的平均信号 (N400)。 同一设备记录瞳孔大小（直径）的原始值，以 300 Hz 的采样率保存所有数据。

神经电和眼动仪测量期间的认知任务工作记忆任务。 N-back 任务将通过与脑电图记录系统和眼动仪同步的 E-Prime 2.0 软件运行，以测量神经电活动和瞳孔大小直径时间锁定到每个刺激（目标和非目标）的呈现. 该协议与之前在 fMRI 评估期间针对 0-back 和 2-back 条件解释的协议非常相似。 本任务相对于 fMRI 的 N-back 任务的主要区别在于，儿童在检测到目标刺激时必须按键盘上的数字“1”，或在非目标刺激时按数字“2”。 这种类型的任务会产生与认知处理相关的脑电图电位，其特点是正偏转大约在 300 毫秒 (P300) 左右达到峰值，这在需要有意识注意的各种类型的任务中得到了广泛研究，在任何感知方式中。 换句话说，它是一种与有意识感知到的事件相关的潜能，它不依赖于被刺激的知觉路径，而是依赖于根据不断变化的情境重新分配认知资源和发展适当反应的需要。 为了隔离工作记忆中 P300 的 EEG 模式，研究人员将减去 2-back 任务的结果，即 0-back 任务的结果。 P300 事件相关电位预计会出现，特别是在时间锁定到检测到的目标刺激开始的平均 EEG 信号中。 EEGLAB 是一种在 MATLAB (Mathworks®) 中运行的 EEG 分析工具箱，其中实施的算法将从数据中减去眼电信号等人为因素。 根据对数据中伪影的目视检查，将考虑手动拒绝单个试验。

阅读任务。 语言处理将通过阅读理解任务进行评估，其中将呈现短段落以供正常阅读。 眼球追踪技术将用于记录眼球位置、运动和瞳孔直径，与脑电图记录同步。 参与者将坐在显示器前约 60 厘米处，将下巴放在符合人体工程学的支架上，这有助于减少头部运动并提高眼动仪信号精度。 阅读任务将使用最新版本的 Tobii Pro Lab 呈现。 校准系统后，每个孩子都会在开始阅读之前得到该主题的简要背景介绍，因为他们知道稍后他们会被问到七个复杂程度不同的理解问题。 参与者必须在三个选项中指出正确答案。 应该注意的是，将使用三个文学文本，以随机方式呈现（每个练习条件 1 个）。 这些文本将具有相同的难度、相同的兴趣领域分布、相似的字数，并且之前将由专家小组进行验证。 预计每个单词的读取都会产生脑电负电位，潜伏期接近 400 毫秒 (N400)。 这种电位的振幅、地形分布和潜伏期是一般语言能力和从单词构建意义的能力的电生理神经标志物。 眼动仪将用于研究阅读过程中的眼球轨迹，并确定阅读单词的时刻。 将同时记录脑电图和眼球追踪，以记录与阅读相关的眼球运动，提供阅读速度、注视持续时间、注视次数等测量值，并测量与阅读单词时认知负荷相关的眼球注视相关脑电图电位. 读者应注意，该电位在实验上与 N400 重合，因此它们可能代表叠加的不同大脑过程，或者本质上是同一机制的反映。

交叉急性平衡研究的主要结果静息状态自发脑活动。 在运动方案之后和认知任务之前，当孩子们以坐姿休息时，将用脑电图测量自发的大脑活动，以测量 alpha 波的峰值频率和反应性。 将通过希尔伯特变换计算 3 分钟内 alpha 峰值频率（7 到 13 Hz 之间）的动态。 然后，将计算α峰值频率的平均值和趋势。 据推测，阿尔法峰值频率越高，一般认知能力和处理速度就越大。 研究人员关注阿尔法波，因为这种脑电波传统上与不同的注意力和意识知觉理论有关。 阿尔法波的频率被发现在认知任务后增加。 此外，认知评估之前的阿尔法脑电波的功率和频率与表现相关。 如果 PA 对认知表现有积极影响，单次 PA 也应该导致 alpha 峰值频率增加。 事实上，这是 Gutmann 等人发现的。在两个连续的研究中。 但是，缺少 PA 引起的 alpha 峰值频率增量与认知表现之间的统计关系。

工作记忆性能：将计算 n-back 任务的目标和非目标的命中、未命中、遗漏和准确度，以及响应延迟。

阅读理解：阅读课文后出7道理解复杂度不同的问题。 对于每个问题，将有四个选项可供选择作为正确答案。

认知负荷：研究人员将几个措施归入这一类别，因为所有这些措施都与认知负荷的概念有关。 前两个来自脑电图，另外两个来自眼动仪。

P300：与 n-back（目标和非目标）中不同类型的刺激相关的 P300 事件相关电位将根据峰值的振幅和潜伏期进行量化。

N400：这个与语言学相关的事件相关电位也会根据潜伏期和振幅来描述。 因为它会在阅读任务中与眼睛对单词的注视同步，所以它在概念上是一种注视相关电位。

瞳孔大小快速变化：瞳孔对认知要求做出反应，并且它与包括工作记忆和阅读在内的各种任务中的认知负荷增加有关。 瞳孔直径的高频变化量是通过一种新的认知活动指数来估计的，该指数随着认知负荷的增加而增加。 由于眼动仪的高采样率，该测量可以表示为时间上的连续变量。 认知活动指数将在 n-back 和阅读任务期间测量。

单词注视时间：注视时间的长短也与大脑用于详细阐述感知的认知解释的处理时间有关。 将为阅读任务计算单词周围注视的平均值和标准偏差。