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Associations between measures of physical fitness and cognitive performance in preschool children
(2022)
Background:
Given that recent studies report negative secular declines in physical fitness, associations between fitness and cognition in childhood are strongly discussed. The preschool age is characterized by high neuroplasticity which effects motor skill learning, physical fitness, and cognitive development. The aim of this study was to assess the relation of physical fitness and attention (including its individual dimensions (quantitative, qualitative)) as one domain of cognitive performance in preschool children. We hypothesized that fitness components which need precise coordination compared to simple fitness components are stronger related to attention.
Methods:
Physical fitness components like static balance (i.e., single-leg stance), muscle strength (i.e., handgrip strength), muscle power (i.e., standing long jump), and coordination (i.e., hopping on one leg) were assessed in 61 healthy children (mean age 4.5 +/- 0.6 years; girls n = 30). Attention was measured with the "Konzentrations-Handlungsverfahren fur Vorschulkinder" [concentration-action procedure for preschoolers]). Analyses were adjusted for age, body height, and body mass.
Results:
Results from single linear regression analysis revealed a significant (p < 0.05) association between physical fitness (composite score) and attention (composite score) (standardized ss = 0.40), showing a small to medium effect (F-2 = 0.14). Further, coordination had a significant relation with the composite score and the quantitative dimension of attention (standardized ss = 0.35; p < 0.01; standardized ss = - 0.33; p < 0.05). Coordination explained about 11% (composite score) and 9% (quantitative dimension) of the variance in the stepwise multiple regression model.
Conclusion:
The results indicate that performance in physical fitness, particularly coordination, is related to attention in preschool children. Thus, high performance in complex fitness components (i.e., hopping on one leg) tends to predict attention in preschool children. Further longitudinal studies should focus on the effectiveness of physical activity programs implementing coordination and complex exercises at preschool age to examine cause-effect relationships between physical fitness and attention precisely.
Wie stark eine Person in ihrer alltäglichen Umgebung auf Anzahlen achtet (Spontane Fokussierung auf Anzahligkeit, kurz SFON) ist individuell sehr unterschiedlich. Zwar liegen bereits hinreichende Belege für einen Zusammenhang zwischen SFON und Zählfertigkeiten, Subitizing und basalen sowie höheren arithmetischen Fertigkeiten im Kindergarten und der frühen Grundschulzeit vor, die Einordnung der relativen Bedeutsamkeit von SFON gegenüber bereits bekannten und gut belegten Prädiktoren fehlt jedoch. Daneben lag der bisherige Schwerpunkt vorrangig auf Zählfertigkeiten. Offen bleiben die Kompetenzen des Kindes in der Mengenerfassung und -verarbeitung sowie die bereits im Vorschulalter vorhandene Kenntnis arabischer Ziffern.
Die Daten dieser Arbeit wurden im Rahmen einer großen epidemiologischen Studie (SCHUES) erhoben. Eine Stichprobe von 1868 Kindergartenkindern (964 Jungen und 904 Mädchen) konnte zwölf Monate vor ihrem Schuleintritt erstmalig untersucht werden. Die Kinder waren hier im Mittel 63 Monate alt. 1704 Kinder konnten erneut rund neun Monate später (im Mittel drei Monate vor Schulbeginn) getestet werden. Das mittlere Alter der Kinder lag bei 72 Monaten. Die erfassten numerisch-mathematischen Fertigkeiten lassen sich in drei Teilbereiche gliedern: Zählfertigkeiten, Ziffernkenntnis und Rechnen/Mengenerfassung. Daneben wurden SFON, die nonverbale und verbale Intelligenz, die phonologische Schleife, der visuell-räumliche Notizblock sowie die zentrale Exekutive und die Aufmerksamkeit zu beiden Messzeitpunkten erhoben.
Die SFON-Tendenz zeigte eine mäßige, numerisch-mathematische Fertigkeiten eine mäßige bis hohe Stabilität über die Zeit. Der an bisher deutlich kleineren Stichproben gefundene Zusammenhang zwischen der SFON-Tendenz und den numerisch-mathematischen Fertigkeiten konnte in der vorliegenden Arbeit repliziert werden. Eine Vorhersage auffälliger als auch sehr guter numerisch-mathematischer Leistungen gelang jedoch weder quer- noch längsschnittlich mit ausreichend hoher Genauigkeit. Auch der bereits in der Literatur beschriebene reziproke Zusammenhang zwischen SFON und numerisch-mathematischen Fertigkeiten konnte durch die vorliegende Arbeit an einer großen Stichprobe repliziert werden. Darüber hinaus wurden Hinweise auf die kausale Struktur des Zusammenhangs gewonnen: Die Ergebnisse zeigten, dass numerisch-mathematische Fertigkeiten SFON besser vorhersagen konnten als andersherum. Die Ergebnisse der Pfadanalysen zeigten weiterhin, dass SFON neben den bedeutsamen Konstrukten des Arbeitsgedächtnisses, der Intelligenz und der Aufmerksamkeit einen eigenständigen Beitrag für die Entwicklung numerischer als auch mathematischer Fertigkeiten leistet. Auch auf die weitere numerische und mathematische Entwicklung bis kurz vor Schuleintritt hat SFON einen bedeutsamen Einfluss. Dieser vollzieht sich jedoch indirekt über das numerisch-mathematische Vorwissen.