Pourquoi les enfants aérobiques ont de meilleures compétences en mathématiques?
Une nouvelle étude de l'Institut Beckman de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign révèle que les enfants de 9 et 10 ans en forme aérobique ont tendance à avoir une matière grise beaucoup plus mince dans le cerveau que leurs pairs «en bas». Fait intéressant, l'amincissement de la couche la plus externe des cellules du cerveau dans le cerveau est associée à de meilleures compétences en mathématiques, selon les chercheurs.
L'étude d'août 2015, intitulée «Le rôle de la forme aérobie dans l'épaisseur corticale et les résultats des mathématiques chez les enfants préadolescents», paraît dans la revue PLOS ONE .
La nouvelle étude trouve une corrélation – mais non une causalité directe – entre la capacité cardiorespiratoire et l'amincissement de la matière grise corticale dans le cerveau. L'éclaircissement de la matière grise est également connu sous le nom de «taille neuronale», qui est un aspect important de la plasticité neuroplastique au cours du développement du cerveau et tout au long de la vie d'une personne.
Cette étude offre également la première preuve directe que la condition physique améliore la performance arithmétique sur des tests standardisés en favorisant le développement de structures cérébrales qui contribuent à la réussite en mathématiques. Encore une fois, les scientifiques soulignent qu'ils ont identifié une corrélation, mais plus de recherche est nécessaire pour identifier une relation causale.
Laura Chaddock-Heyman a dirigé la recherche avec Art Kramer, directeur de l'Institut Beckman pour la science et la technologie, et Charles Hillman, professeur de kinésiologie et de santé communautaire. Des études antérieures ont montré que l'amincissement de la matière grise est associé à de meilleures capacités de raisonnement et de réflexion. Dans un communiqué de presse, Chaddock-Heyman a déclaré:
La perte de matière grise pendant le développement de l'enfant fait partie de la maturation saine. L'amincissement de la matière grise est la sculpture d'un cerveau sain et bien formé. La théorie est que le cerveau élimine les connexions inutiles et renforce les connexions utiles.
Nous montrons, pour la première fois, que la forme aérobie peut jouer un rôle dans cet amincissement cortical. En particulier, nous trouvons que les enfants de 9 et 10 ans ayant un meilleur ajustement montrent une diminution de l'épaisseur de la matière grise dans certaines zones connues pour changer avec le développement, en particulier dans les lobes frontal, temporal et occipital du cerveau.
Ces résultats soutiennent et étendent la recherche sur les changements dans l'organisation de la surface corticale pendant le développement de l'enfant. Les nouvelles données suggèrent que les différences individuelles dans la forme aérobie peuvent influencer les zones cérébrales en modifiant de façon significative l'épaisseur corticale pendant le développement, et peut-être tout au long de la vie d'une personne.
La matière grise et la matière blanche travaillent ensemble pour optimiser la fonction cérébrale
La matière grise abrite les neurones dans des régions spécifiques du cerveau. La matière blanche crée des lignes de communication entre différentes régions du cerveau. En 2014, Chaddock-Heyman et ses collaborateurs ont constaté que des niveaux plus élevés de capacité aérobique chez les enfants sont associés à une meilleure intégrité de la substance blanche. L'équipe a identifié que l'exercice améliore les microstructures de la substance blanche dans le cerveau. L'intégrité de la matière blanche est liée à la conduction neuronale plus rapide entre les régions du cerveau et aux performances cognitives supérieures.
Dans deux études distinctes de 2014, publiées le même mois, les chercheurs de Beckman ont signalé que l'activité physique améliorait l'intégrité de la substance blanche chez les enfants de 9 à 10 ans en bonne condition physique et chez les participants de 60 à 78 ans. conclusions dans un article de blog Psychology Today , "Pourquoi l'activité physique est-elle si bonne pour votre cerveau?"
Sur la base des conclusions les plus récentes sur l'amincissement de la matière grise couplées avec les conclusions de l'année dernière sur l'intégrité de la substance blanche, j'ai envoyé un courriel à Laura Chaddock-Heyman hier pour lui demander un lien possible entre ces conclusions.
Ma question était: «Croyez-vous que l'élagage neural sain de la matière grise corticale et l'amélioration de l'intégrité de la substance blanche travaillent ensemble pour améliorer les fonctions cognitives et les performances mathématiques chez les enfants plus en forme?» Chaddock-Heyman a répondu par courriel:
En effet, il s'agit probablement d'une combinaison de nombreuses différences dans la structure et la fonction des cerveaux d'enfants en bonne condition physique et d'enfants en bonne condition physique qui pourraient entraîner des différences dans les performances cognitives et académiques. Une grande partie de notre travail IRM fournit des indices quant à la raison pour laquelle les enfants en bonne santé peuvent surpasser leurs pairs plus faibles sur les tests cognitifs et académiques.
Les enfants en forme plus élevée ont des volumes cérébraux structuraux plus importants dans l'hippocampe et le striatum dorsal, deux régions sous-corticales critiques pour la mémoire et l'apprentissage (Chaddock et al., 2010a, b), ainsi que des modèles d'activation cérébrale plus efficaces. ] et des potentiels liés à l'événement [ERP] lors des tâches attentionnelles et de contrôle des interférences (Chaddock, Erickson et al., 2012; Chaddock-Heyman et al., 2013; Hillman, Buck, Themanson, Pontifex et Castelli, 2009; Pontifex et al., 2011, Tomporowski, Davis, Miller et Naglieri, 2008, Voss et al., 2011), par rapport à des pairs de moins bonne taille.
Les enfants en bonne condition physique affichent également une plus grande intégrité structurale (par anisotropie fractionnée, mesurée par imagerie du tenseur de diffusion) dans les voies de la substance blanche qui transmettent l'information dans tout le cerveau (Chaddock-Heyman et al., 2014). La présente étude ajoute des différences de forme dans l'épaisseur corticale à cette liste.
Conclusion: L'exercice et la forme physique peuvent améliorer les résultats scolaires
La dernière découverte révolutionnaire de l'Institut Beckman enrichit notre compréhension de la plasticité cérébrale chez l'enfant et suggère que les compétences en mathématiques améliorées sont liées à la forme aérobique. La corrélation entre la capacité aérobique et la performance scolaire souligne l'importance de l'activité physique régulière pendant et après l'école. Dans un communiqué de presse, le coauteur Charles Hillman a déclaré:
Ces résultats arrivent à un moment important. Les occasions d'activité physique pendant la journée scolaire sont réduites ou éliminées en réponse aux mandats d'augmentation du temps d'enseignement. Étant donné que les taux d'inactivité physique augmentent, il est de plus en plus nécessaire de promouvoir l'activité physique. Les écoles sont les meilleures institutions pour mettre en œuvre de telles pratiques de comportement en matière de santé, en raison du nombre d'enfants qu'elles atteignent quotidiennement.
Ces résultats apportent des preuves supplémentaires qu'une augmentation de la forme aérobique peut améliorer la fonction cognitive et la plasticité cérébrale, avec des résultats potentiellement significatifs liés à la réussite scolaire de l'enfant.
Chaddock-Heyman, Hillman et Kramer continueront d'explorer les différences dans le cerveau des enfants en meilleure forme et de plus faible taille durant le développement de l'enfant. Ils cherchent actuellement à identifier les relations causales entre la forme aérobique, les changements dans la structure et la fonction du cerveau, et l'amélioration des performances scolaires.
Art Kramer conclut: «Une prochaine étape importante dans cette recherche est d'établir une relation causale entre les changements cérébraux, les changements dans la forme physique et les changements dans la cognition et la réussite scolaire – quelque chose que nous faisons actuellement avec une étude longitudinale des enfants participant à une activité physique programme de formation."
J'ai également demandé à Chaddock-Heyman s'il était prévu d'explorer le rôle que la structure et la fonction du cervelet (latin pour le petit cerveau ) pourraient jouer dans le lien entre l'activité physique, la capacité aérobique et la performance académique. Elle a répondu: "Il serait intéressant pour les travaux futurs d'examiner comment la structure du cervelet prédit aussi les compétences dans et hors de la salle de classe."
Si vous souhaitez en savoir plus sur ce sujet, consultez mes articles de blog Psychology Today :
- "Pourquoi l'inactivité physique draine-t-elle le cerveau humain?"
- "Les enfants physiquement aptes ont des pouvoirs cérébraux améliorés"
- "Voulez-vous améliorer votre fonction cognitive? Allez grimper à un arbre!
- "Une raison de plus pour débrancher votre téléviseur"
- "Pourquoi l'activité aérobique améliore-t-elle la fonction cognitive?"
- "Meilleure motricité liée aux meilleurs résultats académiques"
- "Les scientifiques découvrent pourquoi l'exercice vous rend plus intelligent"
- "Trop de pensée cristallisée abaisse l'intelligence des fluides"
- "Les activités physiques peuvent-elles améliorer l'intelligence des fluides?"
- "L'activité physique stimule la puissance cérébrale"
- "La pauvreté infantile a des effets néfastes sur la structure du cerveau"
- "Pourquoi les enfants riches ont-ils des scores de test standardisés plus élevés?"
- "Comment la forme physique améliore-t-elle la fonction de votre cerveau?"
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