Beneficios de la manipulación de la carga mental del ejercicio físico sobre el rendimiento cognitivo, académico y deportivo
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Universidad de Granada
Director
Cárdenas Vélez, DavidDepartamento
Universidad de Granada. Programa de Doctorado en Ciencias de la EducaciónFecha
2023Fecha lectura
2023-06-19Referencia bibliográfica
Madinabeitia Cabrera, Iker. Beneficios de la manipulación de la carga mental del ejercicio físico sobre el rendimiento cognitivo, académico y deportivo. Granada: Universidad de Granada, 2023. [https://hdl.handle.net/10481/83381]
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Tesis Univ. Granada.; Proyecto DEP2017-8987-R, del programa de Investigación, Desarrollo e innovación Orientada a los retos de la Sociedad, del Ministerio de Economía y Competitividad del Reino de EspañaResumen
El ejercicio físico regular ha sido asociado con múltiples beneficios para la salud,
incluyendo la reducción del riesgo de enfermedades crónicas como enfermedades
cardiovasculares, diabetes tipo 2, cáncer y trastornos mentales. Además, estudios
recientes han encontrado que produce cambios no solo funcionales, sino también
estructurales en el cerebro, y se ha demostrado que está relacionado con mejoras en el
rendimiento cognitivo y académico en niños y adultos.
Meta-análisis recientes han demostrado que una combinación de ejercicio
aeróbico y de fuerza produce beneficios más significativos que si ambos tipos de
ejercicio se practicaran de forma independiente. Los estímulos externos durante los
ejercicios cognitivos, como los juegos que requieren procesamiento de información y el
uso de las funciones ejecutivas para lograr el éxito, también pueden contribuir a mejorar
el rendimiento cognitivo si nos basamos en “la hipótesis de la estimulación cognitiva”,
pero es difícil encontrar en la literatura estudios que comparen el efecto entre una
práctica con carga mental frente a una ausente de ella. La carga mental asociada con
estas actividades tiene dos dimensiones: una puramente cognitiva y otra emocional. Las
condiciones ambientales del juego o tarea con este tipo de demandas someten a los
individuos a un proceso continuo de iniciación, control y flexibilidad del
comportamiento, que se cree que estimula procesos componentes de la función
cognitiva. Deportes como el baloncesto, que exigen atención en un entorno en constante
cambio para percibir la información necesaria y tomar decisiones, se consideran un
excelente contexto para mejorar la cognición.
Uno de los paradigmas más utilizados para ver el efecto de aplicar carga mental
sobre el rendimiento deportivo es el de la doble tarea, en la cual el deportista debe
realizar la habilidad específica de su deporte mientras se somete a una tarea secundaria
que demanda parte de sus recursos atencionales. Los resultados muestran un deterioro
del rendimiento en los novatos pero no en los expertos, lo que sugiere que la tarea
secundaria no interfiere en la ejecución de la habilidad. Sin embargo, no se ha
comprobado si la tarea secundaria cognitiva era lo suficientemente estimulante como
para afectar el rendimiento motor.
El objetivo principal de esta Tesis Doctoral Internacional fue examinar el
impacto de realizar ejercicio físico con carga mental en el rendimiento cognitivo (i.e.
funciones ejecutivas), la morfología de las estructuras cerebrales y el rendimiento
deportivo. Para lograr esto, se llevaron a cabo tres estudios experimentales, incluyendo
dos estudios transversales y un estudio longitudinal que involucró una intervención de
entrenamiento de 4 meses con un grupo control, un grupo fitness y un grupo que
practicaba baloncesto por ser un ejercicio físico con presencia de carga mental.
Los resultados de los estudios transversales fueron que cuando se aumentaba la
cantidad de estímulos para actualizar y mantener la información en la memoria de
trabajo, disminuía su precisión. Además, los hallazgos demostraron que la frustración y
la ansiedad que provocaban la tarea también afectaban negativamente el desempeño.
En cuanto al estudio longitudinal, se ha constatado que la práctica de ejercicio
físico puede mejorar el desempeño en las funciones ejecutivas: se observó una mejoría
únicamente en la flexibilidad cognitiva del grupo de fitness, mientras que la mejora del
control inhibitorio fue significativamente mayor en el grupo cuya práctica involucraba
componentes cognitivo-emocionales que aumentaban la carga mental de la tarea.
Asimismo, se observaron cambios en la estructura del córtex prefrontal del cerebro a
través de resonancia magnética. Concretamente, se encontró un aumento en las regiones
dorsal, medial y ventrolateral en el grupo que practicó ejercicio físico con carga mental. Regular physical exercise has been associated with multiple health benefits, including a
reduction in the risk of chronic diseases such as cardiovascular disease, type 2 diabetes,
cancer, and mental disorders. Additionally, recent studies have found that exercise
produces not only functional but also structural changes in the brain, and has been
shown to be related to improvements in cognitive and academic performance in children
and adults.
Recent meta-analyses have demonstrated that a combination of aerobic and
strength exercise produces more significant benefits than if both types of exercise were
practiced independently. External stimuli during cognitive exercises, such as games that
require information processing and the use of executive functions to achieve success,
may also contribute to improving cognitive performance based on the "cognitive
stimulation hypothesis," but it is difficult to find studies in the literature that compare
the effect between a practice with mental load versus one without it. The mental load
associated with these activities has two dimensions: one purely cognitive and one
emotional. The environmental conditions of the game or task with this type of demand
subject individuals to a continuous process of initiation, control, and flexibility of
behavior, which is believed to stimulate component processes of cognitive function.
Sports such as basketball, which require attention in a constantly changing environment
to perceive necessary information and make decisions, are considered an excellent
context for improving cognition.
One of the most used paradigms to see the effect of applying mental load on
sports performance is the dual-task paradigm, in which the athlete must perform the
specific skill of their sport while undergoing a secondary task that demands some of
their attentional resources. The results show a deterioration in performance in novices
but not in experts, suggesting that the secondary cognitive task does not interfere with
skill execution. However, it has not been verified whether the cognitive secondary task
was stimulating enough to affect motor performance.
The main objective of this International Doctoral Thesis was to examine the
impact of performing physical exercise with mental load on cognitive performance (i.e.
executive functions), the morphology of brain structures, and sports performance. To achieve this, three experimental studies were conducted, including two cross-sectional
studies and a longitudinal study that involved a 4-month training intervention with a
control group, a fitness group, and a group that practiced basketball as a physical
exercise with the presence of mental load.
The results of the cross-sectional studies were that when the amount of stimuli to
update and maintain information in working memory increased, its precision decreased.
Additionally, the findings demonstrated that the frustration and anxiety provoked by the
task also negatively affected performance.
Regarding the longitudinal study, it was found that physical exercise practice
can improve performance in executive functions: an improvement was observed only in
the cognitive flexibility of the fitness group, while the improvement in inhibitory
control was significantly greater in the group whose practice involved cognitiveemotional
components that increased the mental load of the task. Additionally, changes
were observed in the structure of the prefrontal cortex of the brain through magnetic
resonance imaging. Specifically, an increase was found in the dorsal, medial, and
ventrolateral regions in the group that practiced physical exercise with mental load.