DOCTORAL COURSE IN XXVIII CICLO 2012/2015

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1 DOCTORAL COURSE IN Physical Activity and Health: biomedical and methodological aspects XXVIII CICLO 2012/2015 Relationship between weight status, motor proficiency and cognitive performance of school children. Effects of different types of physical activity intervention

2 Riassunto Stato dell arte. Un approccio multidisciplinare sembra essere la strategia chiave per stabilire abitudini di vita sani nei bambini. Il contesto scolastico sembra essere il più adatto per migliorare tutti i parametri legati alla salute. Obiettivo. Gli obiettivi degli studi presentati nella tesi mirano a valutare gli effetti di differenti tipi di attività fisica su: livello di fitness e coordinazione motoria dei bambini (Studio 1) ed, in particolare, livello di fitness e coordinazione motoria dei bambini sovrappeso e/o obesi (Studio 2); impatto di un allenamento di tipo coordinativo sulla performance attentiva dei bambini normopeso, sovrappeso/obeso (Studio 3); correlazione tra livello di attività fisica e performance cognitiva (Studio 4) e rendimento scolastico (Studio 5). Infine, obiettivo dello Studio 6 è stato quello di valutare l efficacia di due diverse tipologie di intervento motorio, associati ad un intervento nutrizionale sulla composizione corporea, livello di attività fisica, abitudini sedentarie e abitudini alimentari dei bambini. Metodi. Sono stati reclutati 230 bambini di scuola primaria ( classe). I bambini sono stati assegnati in maniera random a tre gruppi di attività fisica: attività fisica di tipo tradizionale, attività fisica di tipo coordinativo e un gruppo di controllo. Tutti i bambini sono stati classificati in normopeso, sovrappeso o obeso in relazione alla loro percentuale di massa grassa. Per lo studio 2, sono stati selezionati 53 bambini sovrappeso/obesi dal campione iniziale di 230 bambini. Prima e dopo l intervento, per la valutazione dell efficienza fisica dei bambini è stata utilizzata la batteria dei FITNESSGRAM; per la valutazione della coordinazione motoria è stato utilizzato il KTK Test Battery (batteria composta da 4 test coordinativi, la cui somma consente di ottenere un quoziente motorio); la capacità di attenzione e concentrazione sono state valutate tramite la somministrazione del test carta e matita d2-test dell attenzione; i dati relativi all attività fisica praticata dai bambini sono stati raccolti tramite la somministrazione del questionario Godin-Shephard Questionnaire o del PAQ-C; le abitudini sedentarie sono state valutate mediante misure (minuti spesi stando seduti) riportate dal questionario; la valutazione del rendimento scolastico (matematica e italiano) è stata

3 effettuata dalle insegnanti su una scala da 1 a 5; per le abitudini alimentari, a tutti i bambini è stato chiesto di indicare quante volte a settimana mangiavano determinati cibi. Risultati. Lo Studio 1 mostra che sia il Gruppo di attività fisica tradizionale che quello coordinativo migliorano i test di fitness e i test di tipo coordinativo. Tuttavia, non è stato osservato un selettivo miglioramento dello sviluppo coordinativo dei bambini. Lo Studio 2 ha riportato che i bambini migliorano 4 sui 9 test proposti, senza però una differenza sostanziale da parte dell intervento motorio di tipo coordinativo. I risultati dello Studio 3 mostrano che la performance attentiva dei bambini è stata influenzata in maniera significativa dal Tempo (pre vs post; p <0.01) e dall'interazione Tempo x Gruppo (tradizionale vs coordinativo vs controllo; p <0.001), rivelando diversi effetti significativi dell intervento sulle prestazioni attentive dei bambini, indipendentemente dal loro stato ponderale. Nello studio 4, i bambini migliorano i valori di TN, CP and E% dopo l intervento (P<0.001). I valori di TN migliorano in maniera significativa dopo l intervento solo nel gruppo Tradizionale, mentre i valori di CP e E% migliorano in entrambi i gruppi. Inoltre, i valori di TN migliorano dopo l intervento solo nelle femmine, mentre i valori di CP migliorano in maniera significativa sia nei maschi che nelle femmine dopo l intervento. Lo studio 5 ha evidenziato che i bambini migliorano i valori di matematica e italiano dopo l intervento (P<0.001). Nello specifico, i valori di matematica migliorano dopo l intervento nel gruppo Tradizionale e nel Gruppo di controllo, mentre le abilità linguistiche (italiano) migliorano dopo l intervento solo nel Gruppo Tradizionale. Nello Studio 6, la percentuale di massa grassa aumenta dopo l intervento in tutti i gruppi (18.92 ± 8.61% vs ± 8.51%). L attività fisica settimanale aumenta dopo l intervento in entrambi i gruppi sperimentali. Il tempo stando seduti decrementa dopo il periodo d intervento ( ± vs ± min/week, p < ). Il BMI dei bambini obesi decrementa in maniera significativa dopo l intervento (2.02 ± 0.31 vs 1.99 ± 0.32, p = 0.03). Inoltre, i bambini sottopeso e normopeso decrementano in maniera significativa il tempo stando seduti dopo l intervento. Il consumo di alcuni cibi cambia in maniera significativa dopo l intervento.

4 Conclusioni. Lo studio 1 ha dimostrato che i bambini beneficiano, migliorando le loro capacità motorie, di un intervento di attività fisica ben strutturata e condotta da un insegnante specializzata. Lo studio 2 ha dimostrato l'efficacia di un approccio qualitativo di attività fisica nel migliorare le prestazioni motorie di bambini in sovrappeso e obesi, se pur con delle limitazioni. I risultati dello studio 3 suggeriscono che un intervento di attività fisica di 5 mesi è in grado di migliorare la prestazione cognitiva dei bambini. Inoltre, l'intervento di tipo Coordinativo sembra essere stato più significativo nel migliorare la performance attentiva. Lo studio 4 mostra che dopo il periodo d intervento la performance attentiva dei bambini è migliorata e che un alto valore di quoziente motorio è positivamente correlato con l accuratezza del test attentivo. Lo studio 5 ha dimostrato l'efficacia di un programma di attività fisica nel migliorare il rendimento scolastico dei bambini. Infine, i risultati dello studio 6 hanno rivelato l'efficacia di un intervento di attività fisica combinato con un intervento nutrizionale nel migliorare le abitudini di vita dei bambini.

5 Abstract Background. Multidisciplinary approach seems to be a key strategy to establish healthy habits of children. School environment seems to be the ideal setting to improve children s health-related outcomes. Aim. Aims of the studies presented in this thesis were to assess the efficacy of different physical activity (PA) interventions on children s: skill- and health-related outcomes (Study 1), physical fitness and gross motor coordination in overweight and obese children (Study 2), coordinative training on normal weight and overweight/obese children s attentional performance (Study 3), correlation between physical fitness and cognitive performance (Study 4) and academic achievement (Study 5). Finally, the aim of the Study 6 was to evaluate the efficacy of combined physical education (PE) and nutritional programs on body composition, PA level, sedentary time and eating habits of schoolchildren. Methods. 230 children of Grade 3, 4 and 5, between 8-11 years of age were recruited for these studies. They were randomly assigned to one of three intervention groups: Traditional PA, Experimental (Coordinative) PA conducted by a specialist physical education (PE) teacher, or Control group, who continued to follow the traditional PE school curriculum given by the generalist teacher. All children were classified in underweight, normal weight, overweight or obese children in relation to their fat mass percentage (%FM). For the Study 2, 53 overweight/obese children were selected from a total of 230 children. Pre- and post-intervention tests assessed pupils fitness (pacer, curl-up, push-up, trunk lift, sit and reach tests) and gross motor coordination by means of the Korperkoordinationstest fur Kinder (KTK); attention capacity was assessed by the d2-r test of attention; total weekly leisure-time PA was assessed by the Godin-Shephard Questionnaire; PA level was assessed by the PAQ-C (The Physical Activity Questionnaire for Older Children); selfreported sedentary time was assessed by parental proxy interview; ratings of children s academic performance (mathematics and language skills) were made by teachers on a 5-point rating scale; for eating habits, all children were asked how many times weekly they usually ate some specific food.

6 Results. The Study 1 demonstrated the effectiveness of PE interventions conducted by specialist PE teachers in improving children s motor performance, supporting the importance of providing children with opportunities to engage in well-structured PE interventions. However, no differential changes on coordinative development were observed between the two experimental groups. The Study 2 showed that overweight and obese children improved four of the nine tests proposed, after the school PA interventions. However, no differential changes on coordinative development were observed. Both Traditional and Coordinative PA Groups significantly increased some fitness and coordinative tests (i.e., curl-up, transferring platform and lateral jumping). For the Study 3, results showed that participants attentional performances were significantly affected by Time (pre vs post; P < 0.01) and by Time x Group interaction (traditional vs coordinative vs control; P < 0.001), revealing significant different effects of intervention/exercise modality on children s attentional performance, independently of their weight status. In the Study 4, children significantly improved their TN, CP and E% individual values after intervention (P<0.001). TN values significantly improved after intervention only in Traditional PA Group. CP and E% values significantly improved in both PA Groups after intervention. TN values significantly improved after intervention only in girls, while CP values significantly improved in both girls and boys after intervention. In the Study 5, children significantly improved Math and Language Skills individual values after intervention (P<0.001). Math values significantly improved after intervention period in Traditional PA and Control Group, while Language Skills values improved after intervention period only in Traditional PA Group. In the Study 6, body fat mass percentage increased after intervention (18.92 ± 8.61% vs ± 8.51%) in all groups. Weekly PA level significantly increased after intervention in both experimental groups. Sedentary time significantly decreased after intervention period ( ± vs ± min/week, p < ). Obese children s BMI z-score significantly decreased after intervention (2.02 ± 0.31 vs 1.99 ± 0.32, p = 0.03). Moreover, normal fat and under fat children of control group significantly decreased their sedentary time after

7 intervention. Children significantly changed the consumption of some specific foods after intervention. Conclusion. The Study 1 demonstrated that children benefitted from a well-structured PE intervention conducted by a specialist PE teacher improving their motor skills and fitness. The study 2 demonstrated the effectiveness of a qualitative approach in a school-based PA intervention to improve motor performance of overweight and obese children. Results of the Study 3 suggest that a 5-month school-based PA intervention can improve the children s cognitive performance. Further, Coordinative PA intervention resulted in the most significant improvement in children s attention. Findings of the Study 4 demonstrated positive effects of PA interventions on children s attentional performances indicating a positive relationship between PA and cognitive performance. The Study 5 demonstrated the effectiveness of well-structured PA program to improve children s academic achievement. Results of the Study 6 revealed the effectiveness of a 5-month combined school-based PE and nutritional intervention to improve school children s habits. However, it further needs an appropriate development to establish patterns of healthful dietary practices to encourage an active lifestyle to maintain a healthy habits through life.