Por que as crianças Aerobically Fit melhoram habilidades matemáticas?

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Um novo estudo do Beckman Institute da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign revela que as crianças de 9 e 10 anos de idade, que são aeróbicas, tendem a ter uma substância cinzenta significativamente mais fina no cérebro do que seus pares "de baixo ajuste". Curiosamente, o desbaste da camada mais externa de células cerebrais no cérebro está associado a melhores habilidades matemáticas, de acordo com os pesquisadores.

O estudo de agosto de 2015, "O papel da aptidão aeróbia em espessura cortical e realização de matemática em crianças pré-adolescentes", aparece no jornal PLOS ONE .

Cerebrum (latino para cérebro) em vermelho.

Fonte: Wikimedia Commons / Life Sciences Database

O novo estudo encontra uma correlação – mas não causalidade direta – entre a aptidão cardiorrespiratória e o desbaste da matéria cinzenta cortical no cérebro. A diluição da matéria cinzenta também é conhecida como "poda neural", que é um aspecto importante da neuroplasticidade durante o desenvolvimento do cérebro e ao longo da vida de uma pessoa.

Este estudo também oferece a primeira evidência direta de que a aptidão melhora o desempenho aritmético em testes padronizados, auxiliando no desenvolvimento de estruturas cerebrais que contribuem para a realização de matemática. Mais uma vez, os cientistas enfatizam que identificaram uma correlação, mas é necessária mais pesquisa para identificar uma relação causal.

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Laura Chaddock-Heyman, liderou a pesquisa com o colega Beckman Institute for Science and Technology diretor Art Kramer e cinesiologia e professor de saúde da comunidade Charles Hillman. Estudos anteriores mostraram que o desbaste da matéria cinzenta está associado a melhores habilidades de raciocínio e pensamento. Em um comunicado de imprensa, Chaddock-Heyman disse:

A perda de matéria cinzenta durante o desenvolvimento da criança faz parte da maturação saudável. O desbaste da matéria cinzenta é a escultura de um cérebro completamente formado e saudável. A teoria é que o cérebro está podando conexões desnecessárias e fortalecendo conexões úteis.

Mostramos, pela primeira vez, que a aptidão aeróbica pode desempenhar um papel nesse desbaste cortical. Em particular, descobrimos que crianças de 9 e 10 anos de idade superior mostram uma diminuição da espessura da matéria cinzenta em algumas áreas conhecidas por mudar com o desenvolvimento, especificamente nos lobos frontal, temporal e occipital do cérebro.

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Esses resultados auxiliam e ampliam a pesquisa sobre mudanças na organização da superfície cortical durante o desenvolvimento infantil. Os novos dados sugerem que as diferenças individuais na aptidão aeróbia podem influenciar as áreas do cérebro, alterando significativamente a espessura cortical durante o desenvolvimento, e talvez durante toda a vida da pessoa.

Matéria cinzenta e matéria branca trabalham juntas para otimizar a função cerebral

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A matéria cinzenta abriga os neurônios em regiões específicas do cérebro. A matéria branca cria linhas de comunicação entre várias regiões cerebrais. Em 2014, Chaddock-Heyman et al descobriram que níveis mais elevados de aptidão aeróbia em crianças estão associados à melhoria da integridade da substância branca. A equipe identificou que o exercício melhora as microestruturas da substância branca no cérebro. A integridade da substância branca está ligada a uma condução neural mais rápida entre regiões do cérebro e desempenho cognitivo superior.

Em dois estudos separados de 2014 – divulgados no mesmo mês – os pesquisadores da Beckman relataram que a atividade física melhorou a integridade da substância branca de crianças fisicamente aptas de 9 a 10 anos e também em participantes de "baixo ajuste" com idades entre 60 a 78. Eu escrevi sobre essas descobertas em uma postagem de blog da Psychology Today , "Por que a atividade física é tão boa para seu cérebro?"

Com base nas descobertas mais recentes sobre o desbaste da matéria cinzenta, juntamente com as descobertas do ano passado sobre a integridade da substância branca, enviei uma mensagem a Laura Chaddock-Heyman ontem para perguntar-lhe sobre uma possível conexão entre todas essas descobertas.

A minha pergunta foi: "Você acredita que a poda neural saudável da matéria cinzenta cortical e a melhoria da integridade da substância branca estão trabalhando juntas para melhorar a função cognitiva e a realização matemática em crianças que são mais adequadas?" Chaddock-Heyman respondeu por e-mail:

Na verdade, é provável que uma combinação de muitas diferenças na estrutura e função dos cérebros de maior ajuste e menor ajuste crianças que possam levar a diferenças no desempenho cognitivo e acadêmico. Grande parte do nosso trabalho de ressonância magnética fornece indícios de por que as crianças de melhor qualidade podem superar seus pares de ajuste mais baixos em testes cognitivos e acadêmicos.

As crianças de maior ajuste têm maiores volumes de cérebro estrutural no hipocampo e no estriado dorsal, duas regiões subcorticais críticas para a memória e a aprendizagem (Chaddock et al., 2010a, b), bem como padrões de ativação cerebral mais eficientes (via ressonância magnética funcional [fMRI ] e medidas de potencial [ERP] relacionadas a eventos) durante tarefas de controle de interferência e interferência (Chaddock, Erickson et al., 2012; Chaddock-Heyman et al., 2013; Hillman, Buck, Themanson, Pontifex e Castelli, 2009; Pontifex et al., 2011; Tomporowski, Davis, Miller, & Naglieri, 2008; Voss et al., 2011), em relação aos pares de ajuste mais baixos.

As crianças de maior ajuste também apresentam maior integridade estrutural (através de anisotropia fracionada, medida usando imagem de tensor de difusão) em caminhos de matéria branca que transportam informações em todo o cérebro (Chaddock-Heyman et al., 2014). O presente estudo adiciona diferenças de aptidão na espessura cortical a esta lista.

Conclusão: Exercício e aptidão física podem melhorar o desempenho acadêmico

A descoberta inovadora mais recente do Instituto Beckman enriquece a nossa compreensão da plasticidade cerebral infantil e sugere que habilidades matemáticas melhoradas estão ligadas à aptidão aeróbica. A correlação da aptidão aeróbia e do desempenho acadêmico destaca a importância da atividade física regular durante e após a escola. Em um comunicado à imprensa, o co-autor Charles Hillman declarou:

Essas descobertas chegam em um momento importante. As oportunidades de atividade física durante o dia escolar estão sendo reduzidas ou eliminadas em resposta a mandatos para aumentar o tempo acadêmico. Dado que as taxas de inatividade física estão aumentando, há uma necessidade crescente de promover a atividade física. As escolas são as melhores instituições para implementar tais práticas de comportamento de saúde, devido ao número de crianças que elas atingem diariamente.

Essas descobertas fornecem evidências adicionais de que o aumento dos níveis de aptidão aeróbica pode aumentar a função cognitiva e a plasticidade cerebral, com resultados potencialmente significativos relacionados à realização escolástica da criança.

Chaddock-Heyman, Hillman e Kramer continuarão a explorar diferenças nos cérebros de maior ajuste e menores crianças em condições de desenvolvimento infantil. Atualmente, eles estão buscando identificar relações causais entre a aptidão aeróbia, mudanças na estrutura e função do cérebro, e melhor desempenho acadêmico.

Art Kramer concluiu: "Um importante passo seguinte nesta pesquisa é estabelecer uma relação causal entre mudanças cerebrais, mudanças na aptidão física e mudanças na cognição e na realização escolar – algo que estamos fazendo atualmente com um estudo longitudinal de crianças que participam de uma atividade física programa de treinamento."

Eu também pedi a Chaddock-Heyman se havia algum plano para explorar o papel que a estrutura e a função do cerebelo (latino para o pequeno cérebro ) podem estar jogando na ligação entre a atividade física, a aptidão aeróbia e o desempenho acadêmico. Ela respondeu: "Seria interessante para o trabalho futuro examinar como a estrutura do cerebelo prevê habilidades dentro e fora da sala de aula também".

Se você quiser ler mais sobre este tópico, confira minhas postagens de blog do Psychology Today :

• "Por que a inatividade física drena o poder cerebral humano?"
• "As crianças fisicamente aptas têm potenciais poderes cerebrais"
• "Quer melhorar sua função cognitiva? Vá subir uma árvore! "
• "Mais uma razão para desconectar sua televisão"
• "Por que a atividade aeróbica melhora a função cognitiva?"
• "Melhores habilidades motoras ligadas a pontuações académicas superiores"
• "Os cientistas descobrem por que o exercício o torna mais inteligente"
• "Muito pensamento cristalizado reduz a inteligência fluida"
• "As atividades físicas podem melhorar a inteligência de fluidos?"
• "Atividade física aumenta o poder cerebral"
• "A pobreza da infância tem impactos prejudiciais na estrutura do cérebro"
• "Por que as crianças ricas têm pontuações de teste padronizadas mais altas?"
• "Como a aptidão física melhora sua função cerebral?"

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