Fysisk aktivitet, bevægelse og Indlæring Hvilke sammenhænge er der mellem bevægelse og indlæring? - og hvordan får vi gødet hjernen bedst muligt? Jesper Lundbye-Jensen Lektor, PhD Institut for Idræt & Ernæring, Institut for Neurovidenskab & Farmakologi Københavns Universitet Kulturministeriet 2011 UVM 2013 Så blev der mulighed for mere idræt og bevægelse i folkeskolen - men hvad er sammenhængen mellem hjernens funktioner og fysisk aktivitet? - kan bedre læring opnåes gennem øget fokus på fysisk aktivitet? - og i så fald hvordan?
Hvorfor har vi en hjerne? Bevægelse er helt central for hjernens funktioner 10 11-10 12 neuroner ~10 3 (10 1-10 6 ) inputs/neuron 10 15-18 mulige forbindelser Der er INGEN grund til at adskille hovedet fra kroppen - og slet ikke når det gælder indlæring
Vi kan tilegne os nye færdigheder ved at øve os og træne Hukommelse er en forudsætning for indlæring Øvelse gør mester dre s navn og sæt > d / ed og dato r dato og s navn i - og plastiske ændringer i nervesystemet er en forudsætning for hukommelse og indlæring forskellen på kort- og langtids-hukommelse = konsolidering ( fast-tømring )
CPH NCM Acquisition Consolidation Retrieval & Retention Retention (evnen til at genkalde noget) er målet med indlæring konsolidering er den neurale basis for retention og genkaldelse Har fysisk aktivitet en effekt på hjernen?
Plastiske ændringer i nervesystemet Sensory deprived environment Sensory enriched environment Mus er bedre til at lære at finde vej hvis de løbetræner hver dag Nydannelse af nerveceller - bla i hippocampus Chaddock et al Dev Neurosci 2010
Control Exercise Erickson et al PNAS 2011 12 mio svenskere kan ikke tage fejl - fysisk aktivitet påvirker hjernen Åberg et al 2009 (PNAS) 268,496 sibling pairs 3147 twin pairs of these: 1,432 homozygotes Cardiovascular fitness changes 15-18y predicted cognitive performance at 18 y Cardiovascular fitness at age 18y predicted educational achievements later in life Twins > 80% covariation explained by individual non-shared environmental influences, heritability <15%
activity might be beneficial all stages of cingulate prefrontal cortex (PFC) and at parietal/posterior cortex (PCC) activity, Likewise, following physical butmathematical the relationship might have been blunte and numerical processing have been linked to with bilateral regions high of the life,calculations early intervention mightmagnitude be important examined was one historically test scores Collectively these d 92 94 intraparietal sulcus in children and adults However, children also recruit the right dorsolateral least, time spent in physical activity programmes does not hinder acade for the improvement and/or maintenance of 92,94 prefrontal cortex Given that both mathematics and reading activation in the frontoparietal might indeedelicit improve performance Given the positive health benefits cognitive health and function throughout network, there is a sound basis for examining these structures in relation to academic performance physical activity, these studies support PE as an important component o thefysisk adult lifespan aktivitet (eller rettere fitness ) er relateret til bedre boglig As fitness has also been related to the frontoparietalwellbeing network48,53,55, it would follow thatfrom children Bottom panels adapted REF 97 (1996) Appleton & La Recently, research efforts have focused præstation might derive benefits in school performance from increased participation in physical activity on the relation between physical activity and Finally, a few studies have indicated that physical activity 200 200 is unrelated to academic performance thefor academic performance of school-age example, a study that relied on the self-reported teacher perception of students physical activity 22 children Severalwith studies have performance sug180 180 did not(box find 1) a relation academic However, another study95 reported that pupils gested that participation in physical activity who engaged in vigorous physical activity performed better in school than those that performed 160 160 hasmoderate either a positive relation or issallis unrelated or no physical activity et al96 observed a trend for improved achievement test scores following physical activity,with but the relationship might have been blunted because the school district to academic performance, differences 140 140 examined was one with historically high test scores Collectively these data indicate that, at the very across studies probably reflecting the techleast,that timewere spentused in physical activity programmes does not OBS 120 120 hinder academic performance, and it niques to assess behaviour 2 might indeed improve performance Given the positive health benefits that are derived from y y = 15044 + 068906x R = 0232 and/or the aspects of scholastic aptitude 100 100 component of children s health and er these et tværsnit physicaldata activity, studies support PE as an important that were measured (achievement testing, 0 0 10 20 10 20 30 40 50 60 70 80 wellbeing Bottom panels adapted from REF 97 (1996) Appleton & Lange focused grade-point average and academic records, Aerobic capacity Dette er præstation IKKE indlæring ctivity and for example)22 24 Regardless of the measure, 200 200 Intraparietal PCC PFC ool-age these studies indicated that an increase in sulcus ave sug180 180 the amount of time dedicated towards physial activity cal health-based activities (such as physical 160 160 unrelated education) is not accompanied by a decline fferences in academic performance The implications 140 140 the tech- of these findings are important for promot120 120 haviour ing better physical health, without the loss 2 y = 15064 + 057422x R2 = 0160 y = 15044 + 068906x R = 0232 ptitude of other 100 100educational benefits, in school-age testing, 0 10 20 30 40 50 60 70 80 children 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c records, Aerobic capacity Aerobic capacity Similar to the situation with children, e measure, there is a dearth of research on exercise Intraparietal PCC PFC rease in cognition effects in young adults Although sulcus ards physi- exceptions exist, especially with regards to s physical acute exercise effects on cognition25 26 (see a decline REF 27 for a review), most research has used Fysisk aktivitet kan påvirke kognitiv funktion plications r promotn t the loss NATURE REVIEWS NEUROSCIENCE VO chool-age Reading achievement Reading achievement Mathematics achievement Control Exercise 0,70 0,53 Effect size hildren, ercise Although egards to n25 26 (see h has used Mathematics achievement 7 and ge ranges ffect size er20 in their deviation hich was e effects of = 025) These ysical stages of mportant ntenance of oughout 0,35 Nature Reviews Neuroscience VOLUME 9 JANUARY 2008 59 0,18 0,00 Executive Control Spatial Speed - Men indlæring kræver etablering af hukommelse Colcombe et al Psychol Sci 2002
Fysisk aktivitet kan påvirke kognitiv funktion Control Exercise 0,70 0,53 Effect size 0,35 0,18? 0,00 Executive Control Spatial Speed Memory - Men indlæring kræver etablering af hukommelse Colcombe et al Psychol Sci 2002 CPH NCM Kan fysisk aktivitet fremme tilegnelse eller hukommelse efter indlæring?
CPH NCM Tilegnelse re S æt > d / S d og dato i ato og navn i Roig et al 2012 CPH NCM Effekter på retention & genkaldelse re S æt > d / S d og dato i ato og navn i Roig et al 2012
CPH NCM Timing? 1 spørgsmål: Kan en enkelt omgang fysisk aktivitet fremme tilegnelse eller hukommelse efter indlæring? JA Hukommelsen er forbedret i gruppen der lavede fysisk aktivitet 2 spørgsmål Hvad er den optimale timing af den fysiske aktivitet? Fysisk akt PRE Fysisk akt POST re S æt > d / S d og dato i ato og navn i CPH NCM Tilegnelse re S æt > d / S d og dato i ato og navn i Roig et al 2012
CPH NCM Effekter på retention & genkaldelse re S æt > d / S d og dato i ato og navn i Roig et al 2012 Der er altså en positiv effekt på etablering af hukommelse ved forskellige former for fysisk aktivitet både umiddelbart før og særligt efter indlæring gavnlig effekt af cirkeltræning OBS træthed lige efter fysisk aktivitet kan forringe børnenes præstation akut men på den længere bane er hukommelsen bedre Lundbye-Jensen, Skriver, Christiansen & Roig 2014
CPH NCM Fysisk aktivitet kan måske fremme læring ved at forhi interferens imellem konkurrerende indlærings-situationer = bølgebryder Fysisk aktivitet indlagt mellem sessioner med boglig undervisning? Effekten af fysisk aktivitet på etablering af hukommelse i virkeligheden - Bellahøj Skole Kasper Skriver re S æt > d / S d og dato i ato og navn i Skriver, Roig, Nielsen & Lundbye-Jensen in prep
Effekter af akut fysisk aktivitet på konsolidering af hukommelse - et studie på Bellahøj skole e linjen, t > / S og dato i to og navn i S Skriver, Roig, Nielsen & Lundbye-Jensen in prep Akut fysisk aktivitet har også positiv effekt på a typer hukommelse Ordlister Indhold af oplæst tekst Winter et al 2007 Mean number of paragraph items correctly recalled following a 35- min delay 30 min cycling incl 20 min moderate intensity Labban et al 2011
Longitudinelle effekter af intens fysisk aktivitet Effekten af øget daglig fysisk aktivitet over en periode på 10 mnd for børn i 3 klassetrin i Frederikssund og Kbh kommuner ialt ca 400 børn re S æt > d / S d og dato i ato og navn i Longitudinelle effekter af intens fysisk aktivitet navn ato : jen, t > Sidehov og dato i feltet Enhedens navn i Motorisk screening Reaktionstid Opmærksomhed/koncentration Spatiel arbejdshukommelse Ordliste-hukommelse Associativ indlæring Motorisk indlæring Matematikprøve Sætningslæseprøve Center for Holdspil & Sundhed, KU
Longitudinelle effekter af intens fysisk aktivitet Sammenhæng mellem kondital og reaktionstid i 3-4 klasse 221 børn, (114 piger, 107 drenge) navn ato : jen, t > Sidehov og dato i feltet Enhedens navn i Center for Holdspil & Sundhed, KU CPH NCM Fysisk aktivitet kan altså gavne indlæring og hukommelse akut men: Går man tæt på litteraturen ser man faktisk i mange studier en ret begrænset (men dog positiv) effekt af generel fysisk aktivitet på hukommelse Vores tese er, at effekten kan øges, hvis den fysiske aktivitet placeres i tæt forlængelse af indlæringen, så konsolideringen af indlæringen kan udnytte de positive effekter af den fysiske træning re S korttidshukommelse langtidshukommelse æt > d / S d og dato i ato og navn i Akut fysisk aktivitet Langtids fysisk aktivitet 026 (003, 049)* 052 (028, 075)* 015 (002, 027)* 007 (-013, 075) Roig, Geertsen et al 2013
Det spørgsmål er vi ved at undersøge i øjeblikket før-målinger Periode med ekstra fysisk aktivitet mv efter-målinger Matematik Matematik Matematik Idræt klasse-aktivitet klasse-aktivitet klasse-aktivitet Idræt klasse-aktivitet (2011) Mi tid til boglige fag i skolen som følge af øget tid til daglig fysisk aktivitet gør ikke elevernes skoleresultater dårligere Der findes en positiv sammenhæng mellem fysisk aktivitet og: 1) Hvorledes eleverne opfører sig i klasseværelset 2) Hjernens eksekutive formåen (målrettet adfærd / beslutningstagning, arbejdshukommelse og problemløsning) 3) Intelligenskvotient 4) Almene skolepræstationer (karakter-niveau) Overensstemmelse med Bunkefloprojektet og Naperville
Fysisk aktivitet kan indtænkes på flere måder Indtænkning af bevægelse i de boglige fag Mere fysisk aktivitet gennem Idræt bedst dokumenteret hidtil, men OBS på at forskellige aktiviteter virker forskelligt Mere tid til fri/organiseret leg? Fysisk aktivitet kan og bør indtænkes på flere måder Fysisk træning Fysisk aktivitet med en varighed og intensitet, der er høj nok til, at der skabes et fysiologisk respons, der kan påvirke kognition og læring Aktive pauser Brain breaks - bølgebryder mellem lærings-situationer - kan evt fremme konsolidering - kan evt hi interferens Bevægelse integreret i undervisningen Type I - mere at gå fra en abstrakt til en konkret læringsstil Type II - aktiviteter hvor intensitet og varighed er høj nok til, at der er et fysiologisk respons, men aktiviteten er integreret i den boglige undervisning Idrætsfaget OBS: faget har egne væsentlige læringsmål, der bør huskes - idræt er ikke et værktøj til at forbedre noget andet
CPH NCM Opsummering: Fysisk aktivitet har en gavnlig indvirkning på kognitive funktioner - opmærksomhed, problemløsning, beslutningstagning, arbejdshukommelse Man kan forbedre etablering af langtidshukommelsen ved at dyrke motion før eller efter indlæring, vi arbejder på at afdække de underliggende mekanismer I vores undersøgelser var motionen meget intens, så det er effekten af meget intens motion vi kan udtale os om her Det betyder ikke at lavintens fysisk aktivitet ikke kan have a effekter - tværtimod Overvej barrierer for fysisk aktivitet og tilpas så vidt muligt Glem ikke de a positive effekter motion har socialt og sundhedsmæssigt Fysisk aktivitet og bevægelse kan også have værdi i sig selv (og er kun én af mange faktorer, der påvirker læring) CPH NCM Fysisk aktivitet kan understøtte læring - men man bliver altså ikke nødvendigvis klog af at være fysisk aktiv EN VÆSENTLIG POINTE
Faktorer der påvirker indlæring Målrettet træning (og leg) med kvantitet og kvalitet Individuelle forskelle Optimal udfordring I / Ydre motivation Feedback Belønning Muligheden for at lave fejl ACCEPTED MANUSCRIPT dre s navn og sæt > d / ed og dato r dato og s navn i Søvn Fysisk aktivitet Kost Tidens gang Medicin Træning af a opgaver Figure 1 ACCEPTED MANUSCRIPT 26 Tak for jeres opmærksomhed