Κυριακή, 18 Σεπτεμβρίου 2016

Νοῦς ὑγιής ἐν σώματι ὑγιεῖ, μια νευροβιολογική προσέγγιση


 Εισαγωγή
Από την αρχαιότητα η σχέση των νοητικών λειτουργικών με τη φυσική δραστηριότητα και την κίνηση έχει αποτελέσει πεδίο διερεύνησης. Ο Πυθαγόρας θεώρησε ότι η κίνηση είναι η εξέλιξη των μεταφυσικών αριθμών. Η ψυχή οριζόταν ως ένας αριθμός που είχε την ικανότητα της αυτό-κίνησης, ενώ η κίνηση ήταν συνάρτηση της κίνησης ουράνιων σωμάτων. Ο Πλάτωνας έλεγε ότι η αυτό-κίνηση είναι σημάδι της αθάνατης ψυχής, η οποία έχει τη μοναδική ικανότητα να κινείται μόνη της. Η κίνηση του ανθρώπινου σώματος αποδιδόταν στην ικανότητα της ψυχής να συντονίζει τα μέρη του σώματος για την επίτευξη του κινητικού σκοπού. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι αποτέλεσε τον πρώτο μελετητή του κινητικού ελέγχου.
Τα τελευταία χρόνια έχει εκφρασθεί, από πολλούς φορείς, η έντονη ανησυχία για τη μείωση της φυσικής δραστηριότητας των παιδιών και των νέων τόσο στη χώρα μας όσο και σε διεθνές επίπεδο. Η μείωση της φυσικής δραστηριότητας έχει οδηγήσει στην αύξηση των ασθενειών που σχετίζονται με χρόνιες καρδιο-αναπνευστικές παθήσεις, διαβήτη τύπου 2 και στρες (Department of Health and Human Services & Department of Education, 2000).  Η φυσική δραστηριότητα, η οποία είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της γενικότερης υγείας των ανθρώπων αλλά και της λειτουργίας του ανθρώπινου οργανισμού, είναι κύριος παράγοντας για τον έλεγχο του σωματικού βάρους, της οστικής πυκνότητας, της μυϊκής δύναμης, της μείωσης κινδύνων που σχετίζονται με καρδιο-αγγειακές παθήσεις και συγκεκριμένων τύπων καρκίνου (U.S. Department of Health and Human Services, 2008).
Εμπειρικές έρευνες
Επιπλέον, πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι η φυσική δραστηριότητα και ιδιαίτερα δραστηριότητες που αναπτύσσουν την καρδιο-αναπνευστική αντοχή, σχετίζονται θετικά με τις ακαδημαΐκές επιδόσεις και τη γνωστική ανάπτυξη των παιδιών (California Department of Education [CDE], 2001; Maynard, Coonan, Worsley, Dwyer, & Baghurst, 1987; Shephard et al., 1984; Shephard, LaVallee, Volle, LaBarre, & Beaucage, 1994). Οι Hillman, Erikson & Kramer (2008) σε μια προσπάθεια σύνοψης των ερευνητικών δεδομένων σε αυτόν τον τομέα έχουν να παρουσιάσουν σημαντικά ευρήματα. Οι Casteli et al. (2007) διερεύνησαν εάν παιδιά τρίτης έως πέμπτης τάξης δημοτικού σχολείου (ηλικίας 8-10 ετών) με υψηλά επίπεδα φυσικής δραστηριότητας και με υψηλή ικανότητα αερόβιας αντοχής είχαν καλύτερα ακαδημαϊκά αποτελέσματα στο σχολείο σε σχέση με συμμαθητές τους με μειωμένες φυσικές ικανότητες. Συγκεκριμένα 259 μαθητές και μαθήτριες από δημοτικά σχολεία του Illinois υποβλήθηκαν σε ελέγχους φυσικής κατάστασης (τεστ αερόβιας αντοχής, δύναμης κορμού, δύναμης κοιλιακών και δύναμης κάτω άκρων) για να διαπιστωθεί το επίπεδό τους. Στην συνέχεια εξετάσθηκαν σε πέντε τεστ ακαδημαϊκής επίδοσης (αναγνωστική και μαθηματική ικανότητα, ISAT test) για να διαπιστωθεί το επίπεδο του καθενός. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αερόβια αντοχή, η δύναμη των κοιλιακών και η δύναμη κορμού είχαν θετική συσχέτιση τόσο με την μαθηματική όσο και με την αναγνωστική ικανότητα. Τα παιδιά δηλαδή που είχαν υψηλά επίπεδα φυσικών ικανοτήτων απέδιδαν καλύτερα στα σχολικά τους μαθήματα. Η έρευνα αυτή αποτέλεσε το έναυσμα για ενσωμάτωση περισσότερης φυσικής δραστηριότητας στο σχολικό πρόγραμμα της περιοχής του Illinois.
Σε μια άλλη έρευνα οι McKenzie et al. (1993) οι οποίοι επανέλαβαν την ίδια έρευνα τέσσερα χρόνια αργότερα (McKenzie et al., 1997) διαπίστωσαν ότι 30 λεπτά φυσικής δραστηριότητας, τρεις φορές την εβδομάδα, στα πλαίσια του μαθήματος Φυσικής Αγωγής είχαν θετική επίδραση στις σχολικές επιδόσεις των παιδιών. Επτά σχολεία μιας περιοχής, τα οποία επιλέχθηκαν με τυχαίο τρόπο, συμμετείχαν στην έρευνα. Δέκα τάξεις Δ’ δημοτικού, των επτά σχολείων, αποτέλεσαν την ομάδα ελέγχου, συνεχίζοντας το υπάρχων αναλυτικό πρόγραμμα του σχολείου, δέκα τάξεις ενσωμάτωσαν αυξημένες ώρες Φ. Αγωγής στο αναλυτικό πρόγραμμα, τις οποίες υλοποίησαν εκπαιδευτικοί γενικής αγωγής, αφού υποβλήθηκαν σε σχετική εκπαίδευση και επτά τάξεις ενσωμάτωσαν αυξημένες ώρες Φ. Αγωγής, τις οποίες υλοποίησαν ειδικοί εκπαιδευτικοί Φ. Αγωγής. Αυτό που προέκυψε ήταν ότι η αντικατάσταση ωρών γενικών μαθημάτων με ώρες για τη Φ. Αγωγή οδήγησε σε καλύτερες επιδόσεις στις  αναγνωστικές και μαθηματικές ικανότητες των παιδιών (μέτρηση των MAT6 και ΜΑΤ7 τεστ). Αυτό όμως που πραγματικά εντυπωσίασε ήταν ότι η αντικατάσταση ωρών από ακαδημαϊκά μαθήματα σε μαθήματα Φυσικής Αγωγής δεν είχε καμία αρνητική επίδραση στις σχολικές επιδόσεις κανενός παιδιού, ανατρέποντας το σκεπτικό που υπήρχε έως τότε και είχε οδηγήσει στην συρρίκνωση των ωρών Φ. Αγωγής  στο αναλυτικό πρόγραμμα, προσδοκώντας καλύτερες ακαδημαϊκές επιδόσεις από τα παιδιά.
Σύγχρονες έρευνες μελέτης του ανθρώπινου εγκεφάλου
Οι παραπάνω έρευνες αν και σημαντικές έχουν ένα μειονέκτημα. Διακατέχονται από μια συμπεριφοριστική προσέγγιση, προσπαθώντας να ερμηνεύσουν τα φαινόμενα μέσα από μια σχέση αιτίου-αιτιατού. Μελετώντας, δηλαδή, τα αποτελέσματα των γνωστικών δοκιμασιών ερμηνεύουν τη σχολική επίδοση ως επίδραση της φυσικής δραστηριότητας, χωρίς να λαμβάνουν τι συμβαίνει μέσα στον ανθρώπινο εγκέφαλο, τόσο σε λειτουργικό όσο και σε δομικό επίπεδο. Οι δυνατότητες των νέων απεικονιστικών τεχνικών του εγκεφάλου, όπως είναι οι μαγνητική τομογραφία (MRI, και fMRI), η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίου (PET) και οι νέες τεχνικές ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος (DTI, DWI) έδωσαν την δυνατότητα στους νευροβιολόγους. Βγήκαν χρήσιμα συμπεράσματα για τη σχέση της φυσικής δραστηριότητας με τις νοητικές λειτουργίες των ατόμων, τόσο των παιδιών όσο και των ενηλίκων, οδηγώντας σε νέες διαπιστώσεις για την επίδραση της φυσικής δραστηριότητας στις μαθησιακές επιδόσεις των παιδιών αλλά και στην πρόληψη ασθενειών όπως είναι η άνοια, το Alzheimer, η κατάθλιψη κλπ. 
Οι Laura Chaddock et.al (2010) προσπάθησαν να διερευνήσουν τη σχέση των φυσικών ικανοτήτων με τις μνημονικές ικανότητες και τη λειτουργική και δομική απεικόνιση του ιππόκαμπου και του επικλινούς πυρήνα, δύο υποφλοιώδης περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με τις μνημονικές ικανότητες. Οι ερευνητές βασιζόμενοι στα μέχρι τότε ευρήματα, που καταδείκνυαν ότι, η αυξημένη αερόβια ικανότητα (aerobic fitness) συσχετίζονταν με αυξημένη ικανότητα κωδικοποίησης και απομνημόνευσης σχεσιακών δεδομένων, υπέθεσαν ότι παιδιά 9-10 ετών θα επιδείκνυαν ισχυρές ικανότητες εκτελεστικού ελέγχου και ευέλικτης χρήσης των μνημονικών δεξιοτήτων ως αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων του ιππόκαμπου και του προ-μετωπιαίου λοβού. Στην έρευνα συμμετείχαν αρχικά πενήντα εννέα παιδιά, τα οποία υποβλήθηκαν σε έλεγχο αερόβιας ικανότητα, δοκιμασία Kaufman Brief Intelligence (K-BIT) και άλλων ποιοτικών χαρακτηριστικών. Στην τελική δοκιμασία πέρασαν τα σαράντα εννέα παιδιά, βασιζόμενοι σε κριτήρια, όπως το επίπεδο φυσικής δραστηριότητας, σύνδρομο ελλειμματικής προσοχής-υπερικινητικότητας, βιολογική ωρίμανση κλπ. Στη συνέχεια οι εξεταζόμενοι διαχωρίστηκαν σε δύο ομάδες, μία ομάδα με υψηλά επίπεδα φυσικής δραστηριότητας και αερόβιας ικανότητας και μία αντίστοιχη με χαμηλά επίπεδα και υποβλήθηκαν σε μια δραστηριότητα μνημονικού ελέγχου τόσο γεγονότων όσο και σχεσιακής μνήμης (item and relational memory). Κλήθηκαν να απομνημονεύσουν ένα συγκεκριμένο σχήμα, αφού είχαν δει μια σειρά από άλλα σχήματα. Η δραστηριότητα αποτελούνταν από δύο μέρη, στο ένα, τα σχήματα ήταν ανεξάρτητα μεταξύ τους, ενώ στο άλλο έπρεπε να συσχετίσουν τα σχήματα για να απομνημονεύσουν το σωστό. Οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε απεικόνιση εγκεφάλου μέσω της διαδικασίας 3D MPRAGE (Magnetization Prepared Rapid Gradient Echo Imaging), για να ελεγχθεί ο όγκος του ιππόκαμπου και του επικλινούς πυρήνα. Τα αποτελέσματα ήταν ότι:
•    Τα παιδιά με υψηλότερα επίπεδα αερόβιας ικανότητας είχαν μεγαλύτερο όγκο ιππόκαμπου από ότι τα παιδιά με χαμηλά επίπεδα.
•    Τα παιδιά με μεγάλο όγκο ιππόκαμπου κατέγραψαν καλύτερες επιδόσεις στις μνημονικές δραστηριότητες που αφορούσαν τη σχεσιακή μνήμη (relational memory), ενώ η υπεροχή του  όγκου του ιππόκαμπου δεν σχετίζεται με καλύτερες επιδόσεις στην μνήμη ανάκλησης ανεξάρτητων αντικειμένων (item memory).
•    Τα παιδιά με υψηλά επίπεδα αερόβιας αντοχής είχαν και δομικές διαφορές στον ιππόκαμπου, γεγονός που, σύμφωνα με τους ερευνητές, ίσως επιδρά στην λειτουργία των μνημονικών διαδικασιών.
•    Δεν υπήρξε καμία διαφοροποίηση και επομένως συσχέτιση ανάμεσα στην αερόβια ικανότητα, τις μνημονικές επιδόσεις και τον όγκο του επικλινούς πυρήνα των παιδιών.
Οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι κατά τη διάρκεια της παιδικής ηλικίας, η φυσική δραστηριότητα και ιδιαίτερα η ανάπτυξη της αερόβιας ικανότητας, έχει σημαντική επίδραση στη γνωστική και νευρική ανάπτυξή των παιδιών. Αλλαγές στη φαιά και λευκή ουσία του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του εγκεφάλου, επιφέρουν αλλαγές στον πολλαπλασιασμό των εγκεφαλικών κυττάρων, την δενδριτική ανάπτυξη των εγκεφαλικών νευρώνων, τη συναπτική διαμόρφωση, την εμμυελίνωση των νευρώνων και την ανάπτυξη αναπτυξιακών ορμονών (BDNF, IGF). Όλα αυτά οδηγούν στην αύξηση του όγκου και τη δομή του ιππόκαμπου και την αλληλεπίδρασή του με τα υπόλοιπα μνημονικά κέντρα του εγκεφάλου.
Σε μια άλλη δημοσίευση, οι Cynthia E. Krafft et al. (2014) χρησιμοποιώντας ηλεκτροεγκεφαλογράφημα απεικόνισης Τανυστή Διάχυσης (DTI) διενέργησαν μια έρευνα διάρκειας τριών μηνών, χρησιμοποιώντας δύο ομάδες παιδιών ηλικίας 9-10 ετών, τα οποία διακρίνονταν για την έντονη καθιστική τους ζωή. Η μία ομάδα συνέχισε να μην συμμετέχει σε φυσικές δραστηριότητες ενώ η άλλη εντάχθηκε σε ένα πρόγραμμα φυσικής άσκησης. Οι απεικονιστικές τεχνικές έδειξαν ότι, τα παιδιά που συμμετείχαν στο πρόγραμμα μέτριας έως έντονης φυσικής δραστηριότητας, είχαν αυξημένα επίπεδα ολοκλήρωσης της λευκής ουσίας, γεγονός που συνδέεται με γνωστικές λειτουργίες του εγκεφάλου και κυρίως τη διασύνδεση του προμετωπιαίου λοβού με τις περιοχές του ιππόκαμπου και της αμυγδαλής. Επιπλέον, η έρευνα έδειξε ότι παρουσίασαν αυξημένες σχολικές επιδόσεις στα ακαδημαϊκά μαθήματα.
Διαπιστώνουμε λοιπόν ότι η φυσική δραστηριότητα δεν είναι μια διαδικασία απομονωμένη από την γενικότερη λειτουργία του ανθρώπου ως νοήμονος όντως και ως όντως που αναπτύσσεται ολόπλευρα. Οι αρχαία μας πρόγονοι πρώτοι τόνισαν την αξία της κίνησης για την αποτελεσματικότερη ολοκλήρωση του πνεύματος, κάτι που οι σύγχρονοι σχεδιαστές εκπαιδευτικών προγραμμάτων απαξίωσαν. Οι νεώτερες μελέτες της νευροβιολογίας και την κινητικής συμπεριφοράς επαναφέρουν την κίνηση και την φυσική δραστηριότητα στη σωστή βάση. Η ισορροπημένη ανάπτυξη σώματος και νου είναι αναγκαία συνθήκη για τη βελτίωση της παιδείας και της εκπαίδευσης.


Βιβλιογραφικές Αναφορές
California Department of Education (CDE). (2001). California physical fitness test: Report to the governor and legislature. Sacramento, CA: California Department of Education Standards and Assessment Division.
Castelli DM, Hillman CH, Buck SM, Erwin HE (2007). Physical fitness and academic achievement in third and fifth-grade students. Journal of Sport and Exercise Psychology, 29:239–252. [PubMed: 17568069].
Chaddock L, et al. (2010). A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume, and memory performance in preadolescent children. Brain Research, 1358: 172–183.
Department of Health and Human Services, & Department of Education (2000). Promoting better health for young people through physical activity and sports. A Report to the President from the Secretary of Health and Human Services and the Secretary of Education. Silver Spring, MD: Centers for Disease Control.
Hillman CH, Erickson KI, Kramer AF. Be smart, exercise your heart: exercise effects on brain and cognition. Nature Reviews Neuroscience, 9:58–65.
Krafft CE, Schaeffer DJ, Schwarz NF, et al (2014). Improved frontoparietal white matter integrity in overweight children is associated with attendance at an after-school exercise program. Developmental Neuroscienc,. 36(1):1–9.
Maynard, E.J., Coonan, W.E., Worsley, A., Dwyer, T., & Baghurst, P.A. (1987). The development of the lifestyle education program in Australia. In B.S. Hetzel & G.S. Berenson (Eds.), Cardiovascular risk factors in children: Epidemiology and prevention, 123-149. Amsterdam: Elsevier.
McKenzie, T.L., Sallis, J.F., Faucette, N., Roby, J.J., & Kolody, B. (1993). Effects of a curriculum and inservice program on the quantity and quality of elementary physical education classes. Research Quarterly for Exercise and Sport, 64, 178-188.
McKenzie, T. L., Sallis, J.F., Kolody, B., & Faucette, F. N. (1997). “Long-term effects of a physical education curriculum and staff development program: SPARK.” Research Quarterly for Exercise and Sport, 68, 280-292.
Shephard, R.J., Volle, M., LaVallee, H., LaBarre, R., JeQuier, J.C., & Rajic, M. (1984). Required physical activity and academic grades: A controlled study. In J. Ilmarinen & I. Valimaki (Eds.), Children and sport (pp. 58-63). Berlin: Springer-Verlag.
Shephard, R.J., LaVallee, H., Voile, M., LaBarre, R., & Beaucage. (1994). Academic skills and required physical education: The Trios Rivieres experience. CAHPER Research Supplement, 1, 1-12.
U.S. Department of Health and Human Services (USDHHS) (2008). Physical activity guidelines for Americans. DC: U.S. Government Printing Office.

Νικόλαος Δόβρος, M.Ed, Phd Πανεπιστημίου Κρήτης 



Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου