Atividade Física, Aptidão, Função Cognitiva e Desempenho Acadêmico em Crianças: Revisão Sistemática

Introdução

O documento é um position stand do American College of Sports Medicine, estruturado como revisão sistemática e revisado pelo Pronouncements Committee da ACSM. Foi disponibilizado como manuscrito de autor no PubMed Central (HHS Public Access, disponível no PMC em 1º de junho de 2017) e publicado em versão final no volume 48, número 6, páginas 1197–1222 (2016), sob os co-chair Joseph E. Donnelly e Charles H. Hillman. A revisão atualiza e expande position stands anteriores ao incorporar estudos recentes de neurociência cognitiva.

O objetivo foi responder a duas perguntas: (1) entre crianças de 5 a 13 anos, atividade física (AF) e aptidão física influenciam cognição, aprendizado, estrutura e função cerebrais? (2) entre crianças de 5 a 13 anos, AF, educação física e programas esportivos influenciam o desempenho em testes padronizados de rendimento acadêmico e a concentração/atenção? A faixa etária foi escolhida para focar em crianças, pois o início da puberdade produz mudanças físicas e cognitivas que diferenciam adolescentes de crianças.

O contexto é o de uma tensão escolar: os mandatos da lei federal No Child Left Behind enfatizaram o desempenho em testes padronizados e, como consequência, reduziram as oportunidades de atividade física durante o dia escolar. Os autores partem da premissa de que a utilidade da AF para melhorar cognição e rendimento acadêmico é promissora, porém incerta, e o position stand busca dar clareza a partir da ciência disponível.

O documento define os termos que utiliza: atividade física é qualquer movimento corporal produzido por músculos esqueléticos que requer gasto energético; exercício é um subconjunto da AF, planejado, estruturado e repetitivo, com objetivo final ou intermediário de melhorar/manter a aptidão física; aptidão física (fitness) é um estado fisiológico de bem-estar que reduz o risco de doença hipocinética e serve de base para esporte e vida diária; cognição é o conjunto de processos mentais que contribuem para percepção, memória, intelecto e ação; função executiva (executive function, EF) é o conjunto de operações cognitivas que subjazem à seleção, programação, coordenação e monitoramento de processos complexos dirigidos a metas, organizada em três componentes: memória de trabalho, inibição de resposta e flexibilidade mental; aprendizado é o ato de adquirir ou modificar/reforçar conhecimentos, comportamentos, habilidades, valores ou preferências.

A relevância do tema apoia-se em achados citados: medidas de função executiva no pré-escolar predizem rendimento em matemática e letramento no jardim de infância; a memória de trabalho correlaciona-se com escores de matemática e leitura aos 5–6 e aos 11–12 anos; programas de AF em sala de aula melhoram o comportamento on-task durante a instrução. No plano teórico, a hipótese da reserva neurogênica propõe que a AF no início da vida otimiza redes cerebrais de memória e cria reserva de células precursoras, e a hipótese da função executiva propõe que o exercício induz vascularização, crescimento neural e alteração da transmissão sináptica em regiões ligadas à função executiva, em particular os córtices pré-frontais.

Métodos

A revisão sistemática foi conduzida e relatada conforme as diretrizes PRISMA. Foram elegíveis artigos primários em inglês, publicados em periódicos revisados por pares, com dados sobre a relação entre níveis de AF, aptidão, educação física/esporte e função cognitiva ou rendimento acadêmico. Os desenhos elegíveis foram transversais, agudos, longitudinais e de intervenção (randomizados ou não). Os participantes eram crianças em idade elementar (5–13 anos); estudos com alunos mais velhos não eram desqualificados se os dados pudessem ser interpretados para a faixa elegível. Para a pergunta 1, exigia-se avaliação de função cognitiva, aprendizado, estrutura cerebral (ressonância magnética) ou função cerebral (EEG, fMRI); para a pergunta 2, teste padronizado de rendimento ou medida de concentração/atenção. Notas escolares (grades) não foram incluídas como desfecho por sua natureza subjetiva e por não serem padronizadas entre professores. Filtros adicionais de busca eliminaram relatos de caso e estudos envolvendo participantes com deficiência física ou do desenvolvimento, e a Figura 1 registra três artigos excluídos por TDAH na triagem de texto completo; as conclusões desta revisão valem, portanto, para crianças de 5–13 anos sem essas condições.

Duas buscas separadas cobriram PubMed, ERIC, PsychInfo, SportDiscus, Scopus, Web of Science, Academic Search Premier e Embase (janeiro de 1990 a setembro de 2014); a última busca foi realizada em 1º de maio de 2015. Os resumos foram avaliados independentemente por dois coautores ("yes", "no" ou "maybe"), que antes treinaram em 50 resumos-teste; divergências foram resolvidas por consenso entre todos os coautores. Os dados extraídos foram inseridos no banco seguro REDCap da University of Kansas (versão 4.14.5), com codificação por um coautor e verificação por um segundo.

A qualidade metodológica e o risco de viés foram avaliados com a checklist de Downs e Black, que abrange qualidade de relato (9 itens), validade interna (viés, 7 itens; confundimento, 6 itens), validade externa (3 itens) e poder (1 item); o poder foi julgado pela capacidade de detectar efeito clinicamente importante com probabilidade de acaso menor que 5%. Estudos não foram excluídos por qualidade. Os artigos foram agrupados por variável dependente e depois por desenho (transversal, agudo, longitudinal, intervenção), dada a heterogeneidade considerável em características de participantes, métodos de avaliação de AF/aptidão, medidas cognitivas e testes de rendimento.

A força do corpo de evidência foi resumida por evidence statements e evidence category ratings adaptados do National Institutes of Health e do National Heart, Lung and Blood Institute (Tabela 1 do documento): categoria A = ensaios clínicos randomizados com corpo rico de dados, exigindo número substancial de estudos e participantes; categoria B = ECRs com corpo limitado de dados (poucos ensaios, pequenos, resultados algo inconsistentes ou população diferente da alvo); categoria C = ensaios não randomizados ou estudos observacionais; categoria D = julgamento de consenso de painel.

Resultados

Pergunta 1 — AF, aptidão, cognição, aprendizado e estrutura/função cerebral

A busca identificou 3.192 registros únicos; 3.090 foram excluídos por título/resumo e 64 estudos publicados desde 1990 foram incluídos (Figura 1). Apenas 22 estudos incluíram medidas de estrutura/função cerebral, e cerca de 25% da literatura empregou ensaios randomizados. Os desenhos foram: transversais (n=25), longitudinais (n=4), coorte (n=3), agudos de sessão única (n=16) e ECRs de AF crônica (n=16). Duas metanálises prévias citadas reportaram efeitos pequenos e positivos: Hedge's g = 0,36 (1997) e g = 0,32 em 44 estudos (2003).

Nos 11 estudos transversais de cognição, todos exceto dois relataram relações positivas significativas entre AF/aptidão e desempenho cognitivo. Quando participantes foram categorizados como alta vs. baixa aptidão, a diferença média de VO2max entre grupos foi de 14,75 ml/kg/min (SD=4,76, n=13) e a de voltas no shuttle run, 18,40 (SD=0,28, n=2), indicando diferenças substanciais de aptidão. Entre os estudos que trataram aptidão como variável contínua, sete de oito observaram relações positivas. O próprio documento pondera que, mesmo com ajuste de confundidores, a direcionalidade (aptidão influenciando cognição, e não o inverso) não pode ser determinada.

Apenas dois estudos longitudinais preencheram os critérios (amostras de 32 e 245; médias de idade de 10 e 5 anos). Chaddock et al. categorizaram crianças como alta aptidão (>percentil 70) ou baixa (<percentil 30) pelo VO2max e avaliaram a tarefa flanker no início e um ano depois: nos dois momentos, as crianças de alta aptidão mantiveram acurácia nos componentes compatível e incompatível, enquanto as de baixa aptidão tiveram pior desempenho no componente incompatível; no tempo de reação, as de baixa aptidão ficaram mais lentas no seguimento de um ano, ao passo que as de alta aptidão ficaram mais rápidas. Niederer et al. mostraram que aptidão basal maior previu melhora em tarefa de atenção nove meses depois, mas não previu desempenho em memória de trabalho espacial.

Os estudos de AF aguda (16) foram conduzidos em laboratório (n=8) e escola (n=8), com amostras de 20 a 1.274 participantes. Em laboratório, os achados foram mistos: três estudos não confirmaram e seis apoiaram efeitos benéficos em tarefas de velocidade e acurácia, tipicamente após 15–30 min de AF aeróbica a ~60–70% da frequência cardíaca máxima. Nos estudos escolares, os oito estudos produziram resultados positivos significativos, com durações mais amplas (~4 a 42 min). O padrão sugere que os benefícios podem ser específicos da tarefa e mais consistentes em medidas de funções executivas de ordem superior; com efeito geral pequeno (g = 0,36), essa heterogeneidade não surpreende, e não houve evidência de efeitos deletérios.