Relación entre actividad física, rendimiento académico y funciones ejecutivas en adolescentes: Una revisión sistemática

Relationship between physical activity, academic performance and executive functions in adolescents: a systematic review

Relação entre atividade física, Rendimento acadêmico e funções executivas em adolescentes: uma revisão sistemática

Katalina Andrades-Suárez andrade@alu.ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

César Faúndez-Casanova cfaundez@ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

Javier Carreño-Cariceo carreño@alu.ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

Matías López-Tapia mlopez@alu.ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

Felipe Sobarzo-Espinoza fsobarzo@alu.ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

Claudio Valderrama-Ponce cpino@alu.ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

Natalia Villar-Cavieres nvillar@ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

Franklin Castillo-Retamal fcastillo@ucm.cl

Universidad Católica del Maule, Chile

Greice Westphal greicewes@gmail.com

Universidade Estadual de Maringá, Chile

Durante los últimos años, autores como Maureira et al. (2014), Yáñez et al. (2016) y Escámez et al. (2018), han llevado a cabo numerosas investigaciones en escolares de diversas edades, las cuales reconocen al rendimiento escolar y las funciones ejecutivas como variables influenciadas por el nivel de actividad física de los estudiantes.

Definir actividad física (AF) requiere ahondar en una gran cantidad de conceptos y visiones que se tienen al respecto. La Organización Mundial de la Salud ([OMS], 2020) determina que la actividad física es “cualquier movimiento corporal producido por los músculos esqueléticos que exija gasto de energía”. Por otro lado, según González (2004, p. 74) “la actividad física es la manifestación pragmática de una necesidad básica del ser humano como es el movimiento. Consiste en interaccionar con nuestro entorno utilizando el movimiento corporal”

A su vez, el rendimiento académico (RA) se define como el nivel de conocimientos y habilidades que un estudiante demuestra a través de un sistema de evaluación (Chilca, 2017). Habitualmente, las investigaciones recurren a las calificaciones obtenidas en las asignaturas instrumentales de Lenguaje y Matemática (Adelantado-Renau & Moliner-Urdiales, 2015). Asimismo, León (2008), Muela et al. (2010) y González & Portolés (2014), señalan que el RE es entendido como la capacidad de producción del individuo a partir de sus acciones y características.

Por otro lado, las funciones ejecutivas (FE) se establecen como un constructo empleado para aglutinar una serie de capacidades cognitivas de alto nivel implicadas en el control del pensamiento y la conducta (Zelazo & Carlson, 2012; Restrepo et al., 2019). En suma, se definen como un sistema multimodal que permite realizar procesos superiores que incluyen la anticipación de metas, programación de planes, inicio de actividades, acciones mentales, autorregulación y organización del tiempo para resolver un problema. Estos procesos se relacionan y son necesarios para la organización y dirección de actividades cognitivas y conductuales (Betancur et al., 2016; Portellano & García, 2014).

En relación con las variables descritas anteriormente, estudios como el de Agut et al. (2013) y Pinto-Escalona & Martínez-de-Quel (2019), señalan y evidencian los efectos positivos de realizar AF durante la etapa escolar. Esto muestra la importante influencia que tiene no sólo para la mejora cardiorrespiratoria o muscular, sino más profundamente en el desarrollo y en la plasticidad neuronal, que influirá en diversas funciones cognitivas y, por ende, en los resultados académicos de los estudiantes (Clavijo, 2017).

Al analizar la injerencia de la AF en el RA, González & Portolés (2014) indica que los adolescentes que practican alguna o un deporte, obtienen medias académicas significativamente mayores, afirmando la existencia de un mayor RA. Igualmente, un revelador estudio realizado por Maureira et al. (2014), indica la importancia de la AF en la etapa escolar. Esta investigación con estudiantes de educación media mostró resultados que señalan que aquellos que realizan AF de intensidad moderada tienen un mejor rendimiento escolar en comparación con sus compañeros sedentarios.

Estudiar y analizar cómo la AF repercute en el RA y las FE de los estudiantes en etapa escolar, puede proporcionar conocimientos de gran aplicabilidad práctica, en otras palabras, la sugerencia es innovar en los programas educativos. A partir de esto, el objetivo de esta revisión es analizar la producción científica actual sobre el nivel de actividad física, rendimiento académico y funciones ejecutivas, con el fin de relacionar los beneficios del ejercicio con los procesos cognitivos de escolares.

Para la revisión y selección de artículos, se siguió la metodología de revisión sistemática basada en las declaraciones internacionales PRISMA (Moher et al., 2016), la cual se desarrolló en dos fases. La primera tuvo por objetivo identificar los estudios a incluir y la segunda, elaborar una matriz con el propósito de extraer la información de los estudios para su posterior análisis.

La búsqueda se llevó a cabo en las siguientes bases de datos: Dimensions, LILAC, PubMed, Scielo, Scopus y Dialnet. Las palabras clave empleadas para realizar la revisión fueron: (“Educación Física”) OR (“Condición física”) OR (“Ejercicio físico”) AND (“Rendimiento académico”) OR (“Rendimiento escolar”) AND (“Funciones ejecutivas”) OR (“Cognición”).

La selección del análisis de producción científica estuvo basada en los siguientes criterios de inclusión: a) artículos de intervención de corte transversal; b) artículos de revisión bibliográfica y/o sistemática. Dichos estudios debían estar enfocados en analizar la influencia de la actividad física o ejercicio físico sobre las variables de rendimiento académico y/o funciones ejecutivas de entre 10 y 18 años de edad, además de estar escritos en español.

Por otro lado, como criterios de exclusión se establecieron: a) estudios científicos publicados en forma de resumen y/o comunicaciones cortas; b) artículos redactados en idioma distinto al español; c) publicaciones anteriores al 2013; d) poblaciones con problemas físicos o cognitivos asociados a una discapacidad. Otros criterios de exclusión fueron limitaciones serias en lo que a diseño se refiere (muestreo, características de la población, etc.).

La estrategia de búsqueda permitió encontrar un total de 23 publicaciones bajo los criterios de inclusión establecidos. Se hallaron 15 artículos de intervención y ocho artículos de revisión bibliográfica y/o sistemática. En estos estudios se observó una amplia gama de instrumentos de medición tanto en las variables físicas como las relativas a cognición. Tanto los estudios de intervención como los de revisión bibliográfica y/o sistemática, centran sus objetivos en analizar y comparar las relaciones entre las variables AF, RA y FE, por ello que existen diversas similitudes en sus principales resultados y conclusiones.

El análisis de la influencia de la AF sobre el RA es el más frecuente dentro de todos los artículos investigados, seguido por el estudio de los efectos de la AF en diferentes funciones ejecutivas y cognitivas. Las investigaciones encontradas respaldan los beneficios de la AF sobre el RA y ciertas FE en niños(as) y adolescentes.

En la Figura 1 se muestra el número total de artículos científicos obtenidos, así como el número de publicaciones incluidas en la revisión según los criterios utilizados.

Figura 1
Diagrama del proceso de flujo de información a través de las diferentes fases de la revisión sistemática.
Fuente: adaptado a la declaración PRISMA 2015 (Moher et al., 2016).

Artículos de intervención

En cuanto a las mediciones físicas en estudios de intervención, destacan la composición corporal a través de antropometría (peso, talla, Índice de masa corporal [IMC] y Perímetro de cintura [PC]), encuestas o cuestionarios referidos al nivel de actividad física (IPAQ, PAQ-A, Assessment of physical activity level questiornnaire, cuestionario para la valoración de la actividad física en escolares adolescentes y adaptación de la encuesta nacional de hábitos de AF y deporte en la población chilena) y test o ejercicios físicos específicos (consumo de oxígeno test de 1000 metros, test de salto horizontal, test de ida y vuelta 20 m, batería ALPHA-FITNESS, batería de test EUROFIT, Test de Course Navette; consumo de VO2 máx, dinamometría manual, batería ALPHA-Fitness, sesiones de HITT, monitoreado por pulsómetro, apoyo con monitoreo SEEGO).

En lo referido a las mediciones cognitivas, la variable de RA se evalúa en su mayoría mediante la valoración de los promedios o calificaciones (semestrales o anuales) en asignaturas específicas de los escolares (Lenguaje, Matemáticas, Historia y Ciencias). Por otra parte, las funciones ejecutivas son medidas principalmente a través de test, baterías o cuestionarios (test de claves, test de búsqueda de símbolos de la escala de inteligencia de Wechsler (WISC-IV), pruebas de interferencia, batería evaluación neuropsicológica de FE en niños (ENFEN), cuestionario de horas de sueño, Tests Dígitos (D) y Letras y Números (LN) para memoria de trabajo; Trail Making Test; Test Stroop, Test d2 para evaluar la atención selectiva, así como la concentración (Seisdedos, 2012), Test TEIQueSF (Petrides, 2009), para la inteligencia emocional) (Tabla 1).

Tabla 1
Artículos de intervención.

Artículos de revisión bibliográfica y/o sistemática

Entre todos los estudios analizados, en la mayoría de ellos se especifica una correlación en los objetivos de cada artículo examinado. Estos artículos de revisión tienen como propósito sustentar la influencia de la AF y/o ejercicio físico sobre el RA y las funciones ejecutivas.

Respecto a la medición de la AF se destacan los siguientes instrumentos: Cuestionario de encuesta de comportamiento de riesgo juvenil, Fitnessgram, Physical Fitness Test, aplicación de programas de ejercicio de trabajo aeróbico en intensidades y diferentes periodos de duración, evaluaciones físicas de tipo físico aeróbicas-tipo sedentario, cuestionarios y encuestas sobre AF y aptitud física, cuestionario PAQ-A y cuestionario AF en tiempos de ocio. Cabe señalar que no todos los artículos de revisión especifican los instrumentos utilizados para medir esta variable.

En cuanto a las variables cognitivas, destacan los siguientes instrumentos de medición: GradePoint Average (GPA) o puntuaciones medias obtenidas durante el curso académico, test de inteligencia general y factorial en población adolescente, Terra Nova standard test, test de clasificación de cartas de Wisconsin, test de trazo A y B, test de Stroop, evaluación neuropsicológica de funciones ejecutivas en niños, control de escala de atención, Test de atención selectiva, Calificaciones y promedio de lenguaje y matemáticas y pruebas estandarizadas lenguaje y matemáticas. En ciertos artículos de revisión tampoco se detalla los instrumentos empleados para medir esta variable (Tabla 2).

Tabla 2
Artículos de revisión bibliográfica y/o sistemática.

El principal hallazgo del estudio es la influencia de la AF y condición física sobre la memoria motriz y bienestar cognitivo, lo que se traduce en una mejora considerable del RA mayoritariamente en la asignatura de matemáticas. En la mayoría de los estudios analizados existe una relación directamente proporcional entre el tiempo de AF realizada con un mejor promedio de calificaciones, es decir, a mayor duración del ejercicio, mayor RA por parte de los estudiantes. También se encontró una incidencia significativa en la ejecución de AF de resistencia, la cual aumenta la capacidad aeróbica influyendo en la oxigenación cerebral del estudiante.

En cuanto a la analogía con otros estudios, los resultados obtenidos por Vidoni et al. (2015) se asemejan a los hallados en esta investigación respecto de los efectos positivos del ejercicio físico, ya sea en forma crónica como en una sesión sobre diversos tipos de atención selectiva simple y dividida. A su vez Tine (2014), evidencia efectos preferentes con relación al tipo de AF o tipo de entrenamiento, lo cual incide en la atención cognitiva del adolescente, esto debido a la vascularización con el consiguiente aumento del riego sanguíneo cerebral por la neurogénesis (aumento de neuronas). En suma, Cáscales et al. (2019), señalan que el ejercicio físico produce emociones positivas, logrando generar activaciones neuronales inespecíficas que provocan una mayor tasa de neurogénesis y mejoras significativas en la memoria. Riquelme et al. (2013), señalan que la proliferación de neuronas se ve altamente influenciada por la circulación hormonal de los factores de crecimiento, tales como la insulina del crecimiento (IGF-I), factores neuronales derivados del cerebro (VEGF), testosterona e insulina entre los más importantes. En este caso, el ejercicio físico genera un aumento de hormonas y factores de crecimiento, lo cual es un proceso fisiológico muy relevante en el desarrollo de nuevas neuronas y conexiones.

Asimismo, Maureira (2016), observa resultados positivos con respecto a la realización de AF, en este caso de tipo aeróbica y su efecto positivo en las FE, a saber, en el control inhibitorio, la planificación y la flexibilidad cognitiva. Del mismo modo, determina que existe una relación entre las variantes del consumo máximo de oxígeno (VO2 máx) y la práctica de AF junto con el desempeño en las pruebas de evaluación de funciones cognitivas, donde apunta una estrecha relación entre los niveles altos de AF y buenos rendimientos en diversas funciones cerebrales. En suma, un estudio de Reloba et al. (2016), demuestra influencias que son de carácter relevante para esta investigación, asociando la práctica del ejercicio físico con la ortografía y matemáticas a través del Weschesler individual archievement test. Además, se indica que la AF tiene una incidencia positiva sobre los procesos cognitivos del escolar, no siendo apreciables en su RE a corto plazo, ya que utilizar las calificaciones como instrumento de medición es poco acertado, siendo un factor débil o nulo por sus limitaciones.

Desde otra perspectiva, se encuentran disimilitudes con los hallazgos obtenidos en otros estudios como el de Schmidt et al. (2016), donde se señala que el ejercicio físico realizado en pausas activas de 10 minutos durante las clases no produce una mejora de la atención en los niños deportistas ni sedentarios de primaria, ni un aumento en el RE. El mismo estudio revela que es necesaria una AF sobre los 11 minutos para afectar positivamente las funciones cognitivas inmediatamente después de cada sesión. Por su parte Cáscales et al. (2019), hacen referencia a la falta de información que existe entre las variantes de AF y FE, lo cual impide concluir una relación directa entre variables.

Desde otra vereda, como limitaciones de esta investigación se establece la gran variedad de artículos con información relevante que tuvieron que ser descartados debido a que no cumplían con el rango de edad estipulado para este estudio (>12 años y < de 18 años). Asimismo, cabe señalar que en algunos artículos seleccionados para esta investigación no se detallaban ciertos detalles como los instrumentos de medición de las variables y/o la cantidad de artículos analizados (en el caso de las revisiones bibliográficas).

Los hallazgos obtenidos en este estudio indican que la práctica de AF repercute de manera positiva en las variables de RA y FE. En cuanto al RA, las investigaciones consultadas principalmente dan cuenta de una mejora en la asignatura de matemáticas y/o lectura. Respecto a las FE, gran parte de los artículos analizados coinciden en que a través de la AF se produce una mejoría en la memoria y/o atención de los niños(as) y adolescentes. En consideración al tipo de AF que posee mayor implicancia en el desarrollo de estas variables, se concluye mayoritariamente que el ejercicio aeróbico es el más adecuado, debido a que produce efectos positivos en diversas funciones cognitivas del cerebro a nivel fisiológico.

Finalmente, es preciso recomendar para futuras investigaciones la aplicación de instrumentos validados y confiables para medir las variables de AF, FE y RA en niños y adolescentes en etapa escolar. Para medir la AF, los instrumentos mayormente utilizados en los estudios recabados fueron: Cuestionario de actividad física IPAQ - PAQ-A, batería ALPHA-FITNESS, encuestas de nivel de actividad física y datos antropométricos (IMC, PC, talla, peso, etc.). En cuanto a la medición de las funciones ejecutivas, se orienta a emplear los siguientes tipos de instrumentos: Test de búsqueda de símbolos de la escala de inteligencia de Wechsler (WISC-IV), Batería evaluación neuropsicológica de F. ejecutivas en niños (ENFEN), Tests Dígitos (D) y Letras y Números (LN) para memoria de trabajo y Test Stroop. Por último, con respecto a la medición del RA y sus niveles, se sugiere tomar en consideración la aplicación de test o pruebas y no tan solo las calificaciones o promedios de una asignatura en específico, debido a que las notas no siempre reflejan de manera fidedigna los conocimientos de cada estudiante.

Cómo citar: Andrades-Suárez, K., Faúndez-Casanova, C., Carreño-Cariceo, J., López-Tapia, M., Sobarzo-Espinoza, F., & Valderrama-Ponce, C., Villar-Cavieres, N., Castillo-Retamal, F., & Westphal, G. (2022). Relación entre actividad física, rendimiento académico y funciones ejecutivas en adolescentes: una revisión sistemática. Revista Ciencias de la Actividad Física UCM, 23(2), julio-diciembre, 1-17. https://doi.org/10.29035/rcaf.23.2.10