I benefici dell’attività fisica per bambini e adolescenti sulla salute fisica sono ben consolidati (1). C’è anche una forte evidenza che suggerisce che l’esercizio fisico regolare migliori una serie di fattori sulla salute mentale (ad esempio, autostima, ansia e depressione) (2). In aggiunta ai benefici per la salute fisica e mentale dell’attività fisica, una cospicua serie di evidenze suggerisce che un regolare impegno nell’attività fisica migliora l’idoneità cardiorespiratoria (CRF) e può migliorare la funzione cognitiva nei bambini e negli adolescenti (3). Da notare che i benefici associati all’attività fisica sono in gran parte influenzati dalla natura dell’intervento attuato (cioè, attività fisica di tipo acuto e cronico). Gli interventi acuti comportano un singolo periodo di attività fisica (tra 5 e 60 minuti) e sono tipicamente associati a miglioramenti temporanei (cioè, aumentata efficacia, rilascio di endorfine, aumento flusso sanguigno cerebrale) (4). Al contrario, gli interventi cronici tipicamente coinvolgono più sessioni di attività fisica a settimana per un periodo di tempo prolungato (ad esempio, due sessioni a settimana per 10 settimane), producendo adattamenti fisiologici (come, potenziamento delle strutture corporee e aumento della funzionalità del cervello) (5). Nonostante questi vasti benefici, l’80% degli adolescenti in tutto il mondo non rispetta le raccomandazioni delle linee guida internazionali per l’attività fisica di 60 minuti di attività fisica giornaliera da moderata a vigorosa (6). Inoltre, l’evidenza a livello di revisione suggerisce che i livelli di attività fisica diminuiscono di circa il 7% all’anno durante l’adolescenza (7). Il calo dell’attività fisica può contribuire ad aumento della prevalenza di disturbi di salute mentale (ad esempio, ansia, depressione) che emergono durante la tarda adolescenza (cioè, 15-19 anni) (8). In tutto il mondo, i disturbi mentali e da uso di sostanze sono la principale causa di disabilità tra i giovani, pari ad almeno un quarto degli anni di vita vissuti con disabilità (9). La partecipazione nell’attività fisica è importante per la salute mentale di bambini e adolescenti, che include la conoscenza di costrutti sia positivi, che negativi.
In questa recensione gli autori hanno usato il termine benessere per descrivere costrutti positivi (ad esempio, benessere psicologico, autostima, affetto positivo, soddisfazione della vita, qualità della vita e resilienza psicologica) e malessere per rappresentare stati e disturbi di salute mentale diagnosticati clinicamente (ad esempio, depressione e ansia) (4,10). Come accennato in precedenza, sembra che l’attività fisica e il fitness siano importanti per lo sviluppo della funzione cognitiva, che può fungere da nucleo fondante per la salute mentale (4). Di nota, le scarse prestazioni cognitive durante l’infanzia sono associate a problemi di salute mentale nel mentre e nel futuro (come il disturbo d’ansia generalizzato) (11,12). La funzione cognitiva si riferisce all’insieme dei processi mentali che contribuiscono alla percezione, alla memoria, all’intelletto e all’azione (3). Sebbene i compiti delle funzioni cognitive siano spesso dicotomizzati in due grandi categorie (elaborazione delle informazioni di base e funzione esecutiva) (13), è importante notare che i compiti cognitivi esistono e sussistono in continuum, dall’elaborazione delle informazioni di base da una parte a compiti che richiedono alti livelli di funzione esecutiva d’altra. L’elaborazione delle informazioni di base richiede risorse limitate e quindi rappresenta una funzione di livello cognitivo inferiore (ad esempio, velocità motoria semplice/elaborazione delle informazioni) (14). Al contrario le funzioni esecutive rappresentano un alto ordine di processo cognitivo, che contribuisce ad uno scopo, ad un comportamento diretto all’obiettivo. La funzione esecutiva è composta da tre dimensioni fondamentali che sono critiche per la pianificazione, la risoluzione dei problemi e l’apprendimento (15). Cioè l’inibizione, la memoria lavorativa e la flessibilità cognitiva. Le evidenze suggeriscono che le funzioni esecutive sono essenziali per il successo a scuola, nelle vocazioni e nella vita (5). Ad oggi, la maggior parte della ricerca sull’attività fisica si è dimostrata selettiva e con oggetto sproporzionato sui maggiori effetti della funzione esecutiva rispetto a quelli di natura meno esecutiva (14). Recenti revisioni sistematiche nei giovani in età scolare (16) e negli anziani (17) hanno dimostrato che un’attività di intensità vigorosa migliora in misura maggiore gli aspetti cognitivi, rispetto all’attività di moderata e leggera intensità. Uno dei chiari vantaggi di attivarsi regolarmente nell’esercizio fisico è lo sviluppo della fitness (cioè, CRF, struttura muscolare, composizione corporea). Ci sono prove sufficienti per suggerire che i bambini e gli adolescenti dovrebbe partecipare a un’attività fisica intensa, che offre maggiori benefici per la salute rispetto a all’attività fisica di leggera e moderata intensità (18,19). Un approccio utile per integrare un’attività fisica vigorosa è l’allenamento ad alta intensità (HIIT). HIIT è una forma di esercizio che in genere comporta l’alternanza di intervalli relativamente brevi (da <45 a 2-4 min.) di attività ad alta intensità (ovvero, FC max> 85%) con fasi di recupero attivo o passivo, o fasi ricorrenti di massimi sforzi di sprint, intervallati da un periodo di recupero prolungato (20). HIIT è emerso come una nuova strategia efficiente in termini di tempo per migliorare l’adattamento alla salute di bambini e adolescenti rispetto ai metodi di allenamento tradizionali (20,21). HIIT ha guadagnato un notevole interesse internazionale negli ultimi anni ed è stata la seconda tendenza di fitness più alta per il 2020 (22). Inoltre il recente Rapporto Scientifico del “Physical Activity Guidelines Advisory Committee” 2018, ha evidenziato, per la prima volta, la necessità di esaminarne gli effetti di nuove forme di attività fisica come HIIT sui benefici sulla salute in gioventù (23). Nonostante questo nessuna precedente revisione è stata incentrata sui benefici dell’HIIT per bambini e adolescenti rispetto alla funzione cognitiva e alla salute mentale.
Due meta-analisi pubblicate in precedenza hanno esplorato gli effetti dell’HIIT sulla salute cognitiva (24) e mentale (25) in una vasta gamma di popolazioni. Tuttavia durante l’infanzia e l’adolescenza, il cervello subisce importanti e funzionali modifiche strutturali (26). È quindi difficile delineare con fermezza conclusioni sugli effetti specifici dell’HIIT nei bambini e negli adolescenti. Inoltre queste revisioni si sono concentrate esclusivamente sugli effetti acuti dell’HIIT; ma gli effetti cronici dell’HIIT sono relativamente sconosciuti. Pertanto l’obiettivo principale della revisione è stato quello di valutare gli effetti acuti e cronici dell’HIIT sulla funzione cognitiva (elaborazione delle informazioni di base, funzione esecutiva) e salute mentale (benessere, malessere) nei bambini e negli adolescenti. Un obiettivo secondario è stato quello d’identificare il potenziale degli effetti moderatori (cioè durata dello studio, rischio di distorsioni statistiche o di errori sistematici, età dei partecipanti, domanda cognitiva dell’HIIT, tipo di confronto nel gruppo e popolazione di studio).
Metodi
La revisione è in linea con il “Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta Analyses” (PRISMA) ed è stata registrata presso l’International Registro Prospective Registry of Systematic Reviews (registro numero di trazione CRD42017067394). È stata condotta una ricerca elettronica strutturata di tutti gli anni di pubblicazione (fino al 1 agosto 2019) utilizzando: Academic Search Ultimate, PubMed, EMBASE, CINAHL, MEDLINE, SPORTDISCUS con testo completo, Psychology and Behavioral Sciences Collection e SCOPUS. Queste ricerche si sono limitate a pubblicazioni paritarie scritte in inglese. In primo luogo sono stati selezionati i titoli e gli abstract identificati nella ricerca per l’idoneità. In secondo luogo gli articoli completi sono stati analizzati rispetto ai criteri di selezione dello studio. Infine sono stati cercati elenchi di articoli completi per identificare eventuali pubblicazioni nazionali non trovate nella ricerca iniziale.
Criteri di selezione. I criteri per l’inclusione nello studio sono stati i seguenti:
1) popolazione: bambini e adolescenti (5-18 anni);
2) progetto dello studio: studio controllato randomizzato o randomizzato prova crossover (studi sia cronici, che acuti);
3) tipo di intervento: HIIT (ovvero, FCmax > 85%) protocollo svolto in qualsiasi ambiente (come scuola, laboratorio o struttura comunitaria);
4) risultati primari: quantitativi di valutazione della funzione cognitiva o dei risultati sulla salute mentale.
I criteri di esclusione sono stati i seguenti:
- studi che hanno coinvolto partecipanti adulti;
- studi trasversali o longitudinali senza la valutazione di un protocollo HIIT;
- studia pubblicati in conferenza con abstract, dissertazioni, documenti di protocollo, recensioni di letteratura e tesi.
Gli studi che includevano partecipanti con sviluppo atipico (ad esempio, cerebrale paralisi) non sono stati esclusi.
Estrazione dei dati. I dati degli studi inclusi sono stati estratti indipendentemente da due revisori (A.A.L. e M.F.M.). Sono state estratte le seguenti caratteristiche chiave dello studio: popolazione dello studio (bambini o adolescenti), dimensione del campione, età, luogo di studio (paese di origine), contesto dello studio, durata dello studio, dose HIIT (cioè, frequenza, intensità, tempo [es. durata], tipo [es. modalità di HIIT]), condizione di controllo, funzione cognitiva, benessere e malessere, risultati dello studio, tempi di follow-up e tasso di conservazione. In caso di disaccordo, entrambi i revisori si sono impegnati in una discussione fino al raggiungimento di un consenso.
Rischio di distorsione ed errore sistematico. Due revisori (A.A.L. e M.F.M.) hanno analizzato indipendentemente questi rischi utilizzando lo strumento Cochrane Risk of Bias (RoB 2.0) (27). Un terzo revisore (D.R.L.) è stato consultato e il consenso è stato raggiunto in caso di disaccordo. Gli studi sono stati valutati in base all’effetto dell’assegnazione a un intervento. Tale rischio è stato ottenuto da articoli di riviste con i risultati della sperimentazione e i protocolli di prova (se forniti). Ogni studio è stato valutato rispetto a dei criteri da cinque domini: (i) processo di randomizzazione, (ii) deviazioni da interventi previsti, (iii) risultati mancanti, (iv) misurazione dei risultati e (v) selezione dei risultati riportati. Segnalare le domande all’interno di ogni dominio aveva le seguenti opzioni di risposta, “non applicabile”, “sì/probabilmente sì”, “no/probabilmente no” e “nessuna informazione” e sono stati utilizzati per generare giudizi specifici del dominio di entrambi “basso rischio”, “alcune preoccupazioni” o “alto rischio”. Un complessivo errore e/o distorsione è stato calcolato per ogni articolo di rivista valutando ciascuno dei cinque domini menzionati in precedenza e assegnati a entrambi “basso rischio”, “alcune preoccupazioni” o “alto rischio” per il rischio complessivo pregiudizio. Gli studi sono stati classificati a basso rischio qualora tutti e cinque i domini sono stati giudicati a basso rischio, alcune preoccupazioni se almeno dei domini venisse considerato come problematico e alto rischio se almeno un dominio venisse giudicato ad alto rischio.
Strategia per la sintesi dei dati. Per determinare l’effetto del lavoro HIIT sulla funzione cognitiva di bambini e adolescenti e i risultati di salute mentale, i ricercatori hanno condotto una meta-analisi di effetti casuali per i risultati in cui c’erano quattro o più campioni di studio. I valori medi post-test e la loro deviazione standard DS sono stati convertiti a Cohen d, dimensioni dell’effetto e analizzati utilizzando Comprehensive Meta-Analysis software, Version 2 per Windows (Biostat Company, Englewood, NJ). L’entità delle dimensioni degli effetti (di seguito denominate differenze medie standardizzate o SMD) è stata classificata come piccola (SMD, 0,2), media (SMD, 0,5) e grande (SMD, 0,8) (28). Per studi che comprendono più gruppi HIIT per un singolo controllo, la dimensione del campione del controllo condiviso è stato suddiviso per evitare il doppio conteggio. Questo approccio impedisce che le stime della dimensione dell’effetto abbiano intervalli artificiali di confidenza ristretti (CI). Quando i dati non erano protetti negli articoli o non previsto su richiesta dal corrispondente autore, gli autori hanno utilizzato un software di lettura di grafici (Web Plot Digitizer V4.2) per estrarre i valori. Gli autori hanno condotto sei meta-analisi separate per valutare l’effetto e cronico dell’HIIT. La meta-analisi per studi acuti ha esaminato la funzione esecutiva e il benessere (che si è concentrato esclusivamente sulle influenze, piuttosto che su altri risultati di benessere). Pertanto, poiché è stato esaminato un solo indicatore di benessere negli studi acuti, il termine “influenza” è usato come contrario di benessere. Le meta-analisi per studi cronici ha esaminato l’elaborazione delle informazioni, funzione esecutiva, risultati di benessere e malessere. Per gli studi che hanno esaminato i risultati sulle funzioni cognitive della ricerca, HIIT è stato confrontato con un esercizio alternativo o con condizioni di controllo sedentarie. Tre revisori (A.A.L., M.F.M., D.R.L.) hanno valutato tutti gli studi inclusi nella meta-analisi per determinare la domanda delle funzioni cognitive. I risultati sono stati classificati come informazioni di elaborazione di base o funzione esecutiva. Poiché non c’erano abbastanza studi per condurre meta-analisi separate per i diversi sottodomini delle funzioni esecutive (ad es. inibizione, memoria del lavoro e flessibilità cognitiva), compiti che mostrano maggiori funzioni esecutive (ad esempio, prove incongruenti di un compito marginale) sono state stata convertite in Cohen d e una media è stata inclusa nella meta-analisi come misura della funzione esecutiva complessiva. Un approccio simile è stato utilizzato per l’elaborazione delle informazioni di base con l’esposizione di attività di processi cognitivi di ordine inferiore (p. es., studi congruenti in attività marginali, condizione 1-back nell’attività n-back) sono state convertite a Cohen d e quindi mediate per fornire un effetto sull’elaborazione delle informazioni di base. Per le variabili di risultato, dove sono desiderabili valori inferiori (ad es. tempo di reazione, numero di errori), il segno della dimensione dell’effetto è stato invertito in modo che i valori attivi abbiano rappresentato un effetto benefico per tutti i risultati. Qualora siano stati riportati più valori post-esercizio, gli autori hanno estratto il primo valore tra 10 e 60 minuti dopo il completamento dell’esercizio, basato su prove che mostrano decrementi iniziali nelle prestazioni cognitive post-esercizio seguite da miglioramenti durante questa finestra (29).
Per quanto riguarda i risultati sulla salute mentale, gran parte della letteratura sugli effetti acuti di HIIT sull’influenza ha confrontato HIIT con altre condizioni di esercizio (ad esempio, allenamento continuo di moderata intensità [MICT]). Tuttavia lo scopo dell’analisi era quello di determinare gli effetti dell’HIIT sull’influenza rispetto all’assenza di esercizio. Pertanto i confronti tra HIIT e MICT (o altre modalità/intensità di esercizio) non sono state incluse. Risposte di influenza durante e immediatamente dopo un esercizio ad alta intensità sono quasi universalmente negative (30). Tuttavia c’è un effetto di rimbalzo per cui lo stato emotivo migliora successivamente (31). In quanto tale gli autori hanno evitato valori riportati durante e immediatamente dopo HIIT e hanno invece estratto il valore registrato successivo (ad esempio, 5 minuti dopo la cessazione dell’esercizio). Sia per risultati acuti, che cronici, quando gli studi hanno utilizzato diverse misure per valutare il benessere ad esempio, stima e qualità della vita) o malessere (ad esempio, depressione, stress percepito), è stata calcolata e utilizzata una dimensione media dell’effetto nella meta-analisi. Per gli studi che includevano bambini e valori riportati dai genitori per lo stesso risultato è stata utilizzata la media dei due valori. L’eterogeneità è stata determinata dalla statistica Cochrane Q e valori I2, per cui valori <25%, 50% e 75% sono stati considerati per indicare livelli bassi, moderati e alti di eterogeneità, rispettivamente. L’errore di pubblicazione è stato analizzato utilizzando la classica N di sicurezza di Rosenthal , che fornisce un’indicazione del numero di studi necessari con un effetto medio pari a zero prima che l’effetto complessivo non fosse più statisticamente significativo. Le analisi dei moderatori dei sottogruppi sono state condotte se gli effetti dell’HIIT differivano in base alla durata dello studio (ad esempio, <8 settimane vs ≥ 8 settimane), rischio di distorsione (cioè, basso vs moderato-alto), età dei partecipanti (cioè bambini vs adolescenti) e tipo della domanda cognitiva (cioè, cognitiva bassa vs da moderata ad altadomanda), con la soglia di significatività fissata a P <0,1.
Risultati
La ricerca ha prodotto 5282 studi: una volta rimossi i duplicati, abstract (n= 2665) e gli articoli completi (n= 144) sono stati esaminati. Un totale di 22 studi sono stati inclusi nella revisione sistematica e 19 nelle meta-analisi. Tre studi (32-34) non sono stati inclusi nella meta-analisi a causa della mancanza di dati disponibili o del gruppo di controllo.
Caratteristiche dello studio e dei partecipanti
Gli studi sono stati pubblicati tra il Gennaio 2010 (35) e il Maggio 2019 (36,37) incluso il crossover randomizzato (o altro abbinato; n= 10 [45%]) e gruppo parallelo (randomizzato per gruppo o individualmente randomizzato; n= 12 [55%]). Dimensioni del campione variavano da 13 (38) a 616 (37) partecipanti, per un totale superiore a 2092 bambini e adolescenti. Quattro studi hanno incluso solo partecipanti maschi (33,38-40) e 2 studi non hanno segnalato il sesso dei partecipanti (32,41), mentre i restanti 16 studi hanno incluso partecipanti sia maschi, che femmine. La maggioranza degli studi inclusi (32,34-39,41-50) hanno valutato le popolazioni adolescenziali (13-18 anni), mentre sono stati condotti cinque studi con i bambini (33,40,51–53). La maggior parte degli studi includeva in genere i partecipanti in via di sviluppo, oltre a tre studi che hanno coinvolto bambini con paralisi cerebrale (43), bambini con deficit d’attenzione da iperattività (40) e adolescenti con asma (37). Solo tre studi hanno reclutato specificamente atleti (calciatori [32,40]) e marinai [50]). Gli studi sono stati condotti in Australia (43,44), Canada (52), Finlandia (49), Germania (32,40), Grecia (35), Lituania (50), Nuova Zelanda (53), Norvegia (43), Spagna (36,47,48), Svizzera (39), Tunisia (33,41) e Regno Unito (37,38,42,45,46,51). La componente d’intervento degli studi è stata condotta nelle scuole (33,35–37,39,42–49,52,53) (n= 15; 68%), nei laboratori (38,40,43,51) (n= 4; 18%) e in contesti pratici come campi di calcio (32,41) o di atletica (50) (n= 3; 14%). Studi acuti (33,35,38,39,42,45,46,48,51,52) (cioè singola sessione) e studi cronici (32,34,36,37,39,41,43,44,47,49,50,53) (intervallo, da 2 settimane [49] a 6 mesi [37]) sono stati inclusi. La durata delle sessioni HIIT variava da 4 minuti (52) a 30 minuti (37,50). Per gli studi cronici, la frequenza delle sessioni variava da due (36) a cinque (53) sessioni a settimana. La tecnologia di monitoraggio della FC è stata utilizzata nella maggior parte degli studi (32–34,36–39,41–44,48–50) per garantire un’appropriata intensità dell’esercizio (n= 14; 64%). Gli studi hanno utilizzato una varietà di modalità di attività fisica per coinvolgere i partecipanti nell’HIIT, inclusa sprint massimali (32,41,42), corsa (33,35,50), ciclismo (45,46), camminare/correre sul tapis roullant (38,43,51), allenamento a circuito (39), una combinazione di una varietà di attività aerobiche (ad esempio, corse a navetta, jumping jack) e/o esercizi basati sulla resistenza (ad esempio, squat, dips per i tricipiti) (43,44), consegna dell’intervento basato su video che coinvolge semplice movimenti (ad esempio, squat, jumping jack, corsa sul posto) (52,53), o HIIT cooperativo (ad esempio, burpees in coppia, coordinamento di ladder squat) (36,47,48). Due studi includevano una combinazione di modalità (ad esempio, allenamento a circuito e corsa [49] e attività di circuito e di gioco [37]). Nello studio acuto i protocolli HIIT sono stati confrontati con le attività sedentarie (incluso stretching statico) (35,39,42,48,52) o alternative attività fisiche (33,38,46,51). Per chiarezza, nella meta-analisi acuta che esamina l’influenza, uno studio non è stato incluso a causa di dati insufficienti (33) e gli autori hanno esaminato solo modifiche all’interno del gruppo HIIT (cioè, non hanno confrontato HIIT con condizioni di esercizio alternative) in due studi (38,46). Negli studi cronici, sono stati confrontati i protocolli HIIT con attività sedentarie (36,37,44,47,49,50,53) o alternative condizioni di esercizio (comprese le classi di educazione fisica regolare o allenamento di calcio) (32,40,41,43). Solo uno studio non ha incluso un gruppo di controllo (43) e pertanto non è stato incluso nella meta-analisi.
Misure di risultato
La metà degli studi inclusi (35,39,43,47–54) ha misurato una componente della funzione cognitiva (ad esempio, informazioni di base del processo, funzione esecutiva; n= 11 [50%]). Da notare, tutti gli 11 di questi studi hanno fornito una misura della funzione esecutiva, mentre solo 5 hanno fornito dati per l’elaborazione delle informazioni di base (39,42,43,49,50). Indicatori di benessere (ad esempio, concetto di sé, qualità della vita, affetto) sono stati misurati anche nella metà degli studi inclusi (33,34,36–38,40,41,43–46). Indicatori di malessere (cioè, stress) sono stati misurati in quattro studi (32,41,43,44).
Adesione e conservazione
La maggior parte degli studi non ha riportato dati sull’adesione all’intervento. Per coloro che hanno riportato l’adesione (32,43,44), questa era problematica in due studi (32,43) e soddisfacente in uno studio (44). I tassi di conservazione erano inferiori al 90% riportati in otto studi (32,36,37,43,48-50,52), mentre in tre studi, i valori non sono stati riportati (39,40,47).
Rischio di distorsione e di errore
Il rischio è stato valutato rispetto ai criteri di cinque domini. Solo tre studi (43,49,53) sono stati caratterizzati come avere un “rischio basso” nel complesso. Il grado di distorsione dal processo di randomizzazione è stato il dominio più problematico, con solo cinque studi (42-44,49,53) valutati come “a basso rischio”. Tuttavia tutti gli studi sono stati assegnati “a basso rischio” per la selezione dei risultati riportati. L’accecamento del partecipante e del valutatore è stato incluso solo quando esso fosse stato condotto in tutti i momenti. Il partecipante accecante è stato riportato in quattro studi (36,42,47,48), mentre tre studi (43,44,49) hanno riportato l’accecamento del valutatore. Solo uno studio (53) ha segnalato un doppio accecamento (partecipanti e valutatori). Il pregiudizio a causa delle deviazioni dagli interventi previsti è stato basso in cinque studi (42–44,49,53). Il grado di distorsione dovuto alla mancanza di dati sui risultati è stato realizzato in tutti gli studi tranne sette (32,33,40,42,43,50,52) caratterizzati da “alcune preoccupazioni o ad alto rischio”. In uno studio (43), i criteri variavano da “basso rischio” ad “alcune preoccupazioni” in base al tipo di risultato (ad esempio, programma computerizzato o dati auto-riportati). Tutti gli studi tranne uno (33) hanno incontrato i criteri di distorsione nella selezione dei risultati riportati (“basso rischio”). I calcoli di potenza a priori sono stati riportati in 10 studi (34,37,38, 43–46,51–53).
Meta-analisi
Due meta-analisi separate sono state condotte per funzioni esecutive e influenza. Non ci sono stati studi sufficienti per condurre meta-analisi per informazioni di base e malessere. L’SMD raggruppato per gli effetti acuti dell’HIIT sulla funzione esecutiva era 0,50 (IC 95%, 0,03-0,98; P = 0,038) e l’eterogeneità era relativamente bassa (I2= 27,18). Tuttavia la distorsione di pubblicazione era considerato possibile, con solo quattro studi non pubblicati con una dimensione dell’effetto di zero richiesto per ridurre l’effetto aggregato a non significativo. Non c’erano moderatori significativi. L’SMD aggregato (IC al 95%) per gli effetti acuti dell’HIIT su influenza era 0,33 (95% CI, 0,05-0,62; P = 0,020). L’eterogeneità era moderata (I2= 49,48) e il tasso di sicurezza N era di 11 studi. Non c’erano significative moderatori.
Effetti cronici dell’HIIT. Quattro meta-analisi separate sono state canalizzate per studi cronici (ovvero, elaborazione di informazioni di base, funzione esecutiva, benessere e malessere). L’SMD aggregato (IC al 95%) per gli effetti dell’HIIT sull’elaborazione delle informazioni era 0,29 (da −0,12 a 0,70) e l’eterogeneità è risultata pari a zero. Non c’erano significativi moderatori. L’SMD raggruppato per gli effetti dell’HIIT sulle funzioni esecutive era 0,31 (IC 95%, 0,16-0,76; P <0,001; Fig. 3), e l’eterogeneità è risultata pari a zero. Tuttavia le distorsioni di pubblicazione erano considerate possibili, poiché il classico fail-safe N di Rosenthal ha indicato che solo tre studi non pubblicati con un effetto dimensione pari a zero sarebbero stati necessari per rendere l’effetto osservato più significativo. La richiesta cognitiva di HIIT è stata significativamente moderata, con effetti più forti osservati per più programmi HIIT cognitivamente impegnativi. L’SMD aggregato per gli effetti dell’HIIT sul benessere era 0,22 e l’eterogenità è risultata bassa (I2= 24,22). Il classico fail-safe N di Rosenthal ha indicato che solo sei studi non pubblicati con una dimensione dell’effetto pari a zero sarebbero stati necessari per ottenere l’effetto non più significativo. La durata dello studio e la richiesta cognitiva di HIIT è stata moderatamente significativa degli effetti. In particolare sono stati osservati effetti più forti per gli studi di durata inferiore a 8 settimane e per programmi HIIT con livelli inferiori di domanda cognitiva. Tuttavia c’era solo uno studio a bassa domanda, quindi questo risultato dovrebbe essere interpretato con cautela. L’SMD raggruppato per gli effetti dell’HIIT sul malessere era −0,35 e l’eterogeneità è risultata pari a zero. Tuttavia il bias di pubblicazione era considerato possibile, come classico fail-safe di Rosenthal N ha affermato che solo due studi non pubblicati con una dimensione dell’effetto di zero sarebbero stati necessari per rendere l’effetto osservato non più significativo. Non c’era variabilità tra gli studi di valutazione degli effetti dell’HIIT sul malessere e le analisi del moderatore erano quindi non conducibili.
Discussione
Lo scopo della revisione era sintetizzare le prove disponibili che riguardano l’efficacia dell’HIIT per migliorare la funzione cognitiva attiva e la salute mentale nei bambini e negli adolescenti. I risultati della meta-analisi suggeriscono che l’HIIT può produrre moderati effetti acuti (SMD, 0,50) per la funzione esecutiva e piccoli effetti acuti (SMD, 0,30) per il benessere. Inoltre gli autori hanno trovato piccoli effetti cronici significativi per la funzione esecutiva (SMD, 0,31), benessere (SMD, 0,22) e malessere (SMD, −0,35) e un piccolo effetto non significativo per le informazioni di base d’elaborazione (SMD, 0,29). Uno scopo secondario era identificare potenziali moderatori degli effetti dell’HIIT. È emersa la durata dello studio come moderatamente significativo di studi sull’attività fisica cronica sul benessere, con effetti più forti osservati per gli studi con <8 settimane rispetto a quelle di durata ≥8 settimane. Effetti più forti per la funzione esecutiva erano evidenti con studi che hanno implementato protocolli HIIT cognitivamente esigenti da moderati ad alti, mentre sono stati osservati effetti più forti sul benessere per gli studi che hanno implementato protocolli HIIT a basso fabbisogno cognitivo. Tuttavia dato il numero relativamente ridotto di studi inclusi nelle meta-analisi, i risultati dovrebbero essere interpretati con cautela. I ricercatori hanno scoperto che la partecipazione all’HIIT aveva un effetto acuto moderato (SMD, 0,50) sulla funzione esecutiva, che è stato maggiore di quanto precedentemente riportato (24). Da notare come Moreau e Chou (24) abbiano condotto una meta-analisi degli effetti acuti dell’esercizio ad alta intensità sulla funzione esecutiva. Nella loro recensione, gli autori hanno osservato un piccolo effetto positivo (d= 0,24) sulla complessiva funzione esecutiva; tuttavia questo effetto è stato moderato dal tipo del gruppo di confronto. Un effetto significativo è stato evidente solo confrontando l’esercizio ad alta intensità con le condizioni di riposo, ma non quando si è confrontato l’esercizio ad alta intensità con quello a bassa intensità (cioè intensità moderata). Indipendentemente da ciò, i risultati suggeriscono che l’esercizio ad alta intensità è un metodo efficace per migliorare la funzione esecutiva e gli effetti sono comparabili a quelli osservati con esercizi di intensità moderata (55). L’ulteriore vantaggio dell’esercizio ad alta intensità è che gli stessi effetti possono essere ottenuti in una durata d’esercizio significativamente più breve. Sebbene i meccanismi per questi effetti siano stati meno capiti è stato proposto che concentrazioni più elevate di diversi fattori neurochimici (cioè, fattore neurotrofico derivato dal cervello e catecolarmine [ad esempio, dopamina, epinefrina]) indotte dall’esercizio, e in particolare l’esercizio ad alta intensità, possano dimostrare le prestazioni cognitive (56). Dovrebbe anche essere riconosciuto che la meta-analisi condotta da Moreau e Chou (24) non si è concentrata esclusivamente sugli effetti dell’HIIT (ma piuttosto su qualsiasi forma di esercizio ad alta intensità). È interessante notare che la loro analisi ha rivelato effetti comparabili tra protocolli continui e intermittenti ad alta intensità. Questi risultati suggeriscono che entrambe le forme di allenamento sono efficaci per ottenere vantaggi. Tuttavia il volume di inferiore di allenamento offerto dell’HIIT fornisce un’alternativa efficiente in termini di tempo per indurre a breve termine benefici. Inoltre è stato costantemente dimostrato che l’esercizio di intensità elevata evoca sentimenti di dispiacere come per gli individui che lavorano in corrispondenza o verso i propri limiti funzionali (30,57). Secondo la teoria del doppio modello, le esperienze di sentimenti psicologici avversi durante l’esercizio porta a maggiori tassi di abbandono dell’esercizio (58). Sebbene l’effetto dell’influenza negli obiettivi sia ben stabilito, l’attuale studio mirava a esaminare il “l’effetto del rimbalzo” dopo un periodo di HIIT. Nel complesso, gli autori hanno trovato un piccolo, significativo, effetto a favore di HIIT (SMD, 0,33). I risultati sono simili a quelli osservati in una precedente meta-analisi focalizzata prevalentemente negli adulti (SMD, 0,19; IC 95%, da -0,17 a 0,56) (25). È importante notare che nella loro meta-analisi, gli autori hanno esaminato gli effetti dei cambiamenti tra gruppi (ad esempio, HIIT vs MICT), mentre nello studio attuale i ricercatori si sono concentrati sui cambiamenti all’interno del gruppo, che possono spiegare la dimensione più ampia dell’effetto. A causa del numero esiguo di studi inclusi nella revisione attuale, non è chiaro se gli adolescenti abbiano la stessa risposta d’influenza all’HIIT da adulti. Sebbene gli immediati effetti dose-risposta negativi che si verificano durante l’esercizio possano ridurre l’adesione all’esercizio, non ci sono studi a lungo termine condotti con bambini e adolescenti per sostenere questo argomento. Per approfondire la comprensione degli autori, studi prospettici dovrebbero mirare ad affrontare questa lacuna nella letteratura direttamente tramite il confronto di diverse modalità di esercizio (es. HIIT vs MICT) per l’adesione all’esercizio per lunghi periodi di tempo (per esempio, > 6 mesi). Gli autori hanno anche osservato un moderatore significativo per il livello di domanda cognitiva. Sono stati osservati effetti più forti per protocolli HIIT con bassa richiesta cognitiva. Tuttavia, solo uno studio (40) è stato classificato come coinvolgente una bassa domanda; pertanto, questo risultato dovrebbe essere interpretato con cautela. È possibile che la demografia della popolazione di studio (cioè calciatori d’élite) e natura del protocollo HIIT (cioè, l’allenamento a intervalli di sprint) abbiano contribuito all’effetto moderatore.
La meta-analisi ha rivelato che l’HIIT cronico aveva un piccolo effetto sulla funzione cognitiva (cioè, entrambe le informazioni di base e funzione esecutiva) nei bambini e negli adolescenti. I risultati sono coerenti con quelli riportati in precedenze rassegne che esaminano bambini e adolescenti (3,59,60). Fondamentalmente, Alvarez-Bueno e colleghi (59) hanno riportato una dimensione dell’effetto di 0,20 per le funzioni esecutive, mentre Singh et al. (60) hanno scoperto che gli interventi di attività fisica cronica dimostrano funzioni esecutive complessive (SMD, 0.20) e di controllo inibite (SMD, 0,26). Considerando il numero relativamente piccolo degli studi inclusi nelle meta-analisi, i risultati, secondo gli autori, dovrebbero essere interpretati con cautela. È importante riconoscere studi con progetti di alta qualità e campioni più grandi possono rendere omaggio alla più forte evidenza degli effetti dell’HIIT sulla funzione cognitiva attiva. Ad esempio uno studio di alta qualità che coinvolge più di 300 bambini (53) ha contribuito per più del 50% alla dimensione dell’effetto nella meta-analisi. Il significativo effetto dell’intervento di azione osservato da Moreau e colleghi è promettente, ma sono necessarie più ricerche sperimentali di alta qualità. L’effetto a cui l’attività fisica influenza la cognizione può dipendere da una serie di parametri come la durata, l’intensità e il tipo di attività (4). Come la maggior parte delle ricerche, anche questa, si è concentrata sugli effetti dell’attività di moderata intensità (61), è difficile interpretare se l’attività di varia intensità (cioè, intensità vigorosa) produca effetti simili. I risultati dello studio corrente suggeriscono che impegnarsi in periodi di attività ad alta intensità può produrre benefici cronici nella funzione cognitiva e si basa su prove precedenti a livello di revisione, dimostrando un’associazione tra attività fisica vigorosa e prestazioni cognitive negli adolescenti (62). Però, i meccanismi sottostanti sono meno chiari (4). L’attività fisica di intensità vigorosa sembra essere più fortemente associata la fitness in gioventù (19), che a sua volta può servire a promuovere miglioramenti nei risultati cognitivi tramite risultati neurobiologici (cioè, cambiamenti strutturali e funzionali all’interno del cervello) (4). Da notare come la ricerca trasversale abbia dimostrato che bambini con livelli più elevati di fitness hanno un maggiore volume dell’ippocampo e prestazioni della memoria rispetto a bambini in meno in forma (63). Inoltre impegnarsi in fasi croniche di attività fisica stimola l’angiogenesi e la neurogenesi nelle aree del cervello, che alla fine influenzano le prestazioni cognitive (5).
Pesce (64) ha suggerito che l’effetto dell’attività fisica sulla cognizione può differire in base a caratteristiche qualitative del compito del movimento (cioè, complessità coordinativa e domanda cognitiva). Attività che richiede una maggiore dotazione di attenzione e stimola uno sforzo cognitivo (noto come impegno cognitivo) per migliorare la cognizione a una maggiore estensione, rispetto alle attività con basso coinvolgimento cognitivo (ad esempio, corsa continua) (65). Questo argomento, noto come “ipotesi di stimolazione cognitiva”, postula che le attività che sono coordinativamente impegnative, stimolano aree simili del cervello che sono responsabili di processi cognitivi di ordine superiore (66). I risultati dell’analisi dei ricercatori fornisce qualche supporto a questa visione, con maggiori effetti sulla funzione cognitiva osservata per studi con livelli d’impegno cognitivo da moderati ad alti. I benefici possono derivare dall’attività fisica che è “cognitivamente impegnativa” (ad esempio, imparare nuovi passi di danza). Tuttavia poiché si tratta di un’area emergente di ricerca, non ci sono studi sufficienti per delineare conclusioni definitive in questo momento. Inoltre manca il consenso sulla definizione o soglia del “che cosa” costituisca “un’attività fisica cognitivamente impegnativa” (o “attività fisica non cognitivamente impegnativa”). Infine sono disponibili molte più prove per gli effetti positivi dell’attività fisica che migliora la CRF, che sugli esiti cognitivi (3,67,68). I risultati della meta-analisi hanno rivelato che l’HIIT può migliorare sia il benessere, che migliorare i malesseri. Un totale di sei studi sono stati inclusi nella meta-analisi per il benessere ed è stato riscontrato un piccolo effetto positivo a favore dell’HIIT (SMD, 0,22). I risultati sono coerenti con le recensioni precedenti condotti su bambini e adolescenti, che hanno segnalato effetti positivi da piccoli a moderati per l’attività fisica su effetti verso il benessere (10,69). Una varietà di meccanismi può spiegare questo effetto. Ad esempio, la pratica dell’esercizio fisico si pensa stimoli le risposte neurobiologiche tramite il rilascio di oppioidi endogeni (come le endorfine). Questa “ipotesi delle endorfine” è ascritta a dei cambiamenti positivi nell’umore dopo l’esercizio per l’aumento del rilascio di β-endorfine (70,71). Nel loro modello concettuale, Lubans e colleghi (4) hanno identificato l’intensità dell’attività fisica come potenziale moderatore di questo effetto. Considerando che HIIT produce benefici per la salute comparabili, se non superiori, rispetto all’attività d’intensità moderata (20,21), è plausibile affermare che HIIT possa stimolare maggiori effetti neurobiologici rispetto a quelli delle attività di minore intensità. Gli autori in questo studio hanno rivelato che HIIT può ridurre il malessere (SMD,−0,35) nei bambini e negli adolescenti. In una recensione precedente, Larun e altri (72) hanno riportato dimensioni di effetto moderate significative per interventi di attività ad intensità vigorosa sui sintomi depressivi nei giovani (d= −0,66). Tuttavia a differenza della revisione attuale, l’inclusione di bambini e adolescenti con maggiori sintomi depressivi possono aver contribuito a una maggiore dimensione dell’effetto. In particolare, i partecipanti allo studio inclusi nella meta-analisi malessere erano tutte relativamente sani, limitando quindi il potenziale per grandi effetti. I risultati dello studio sono coerenti con una recente meta-analisi che ha riportato un piccolo effetto dell’esercizio sul malessere psicologico (dimensione dell’effetto,−0.13), con effetti più forti nei bambini, rispetto agli adolescenti. Sebbene gli autori non siano stati in grado di testare questa ipotesi a causa della mancanza di variabilità, è possibile che l’effetto dell’HIIT sia più forte negli adolescenti, rispetto ai bambini, in quanto questo è tipicamente il periodo di tempo dell’insorgenza di disturbi mentali comuni, come ansia e depressione (8). Similmente alle tipologie tradizionali di attività fisica (ad esempio, steady state), impegnarsi in HIIT può anche aumentare l’auto efficacia. Gli autori di una recente revisione esaminando le risposte psicologiche all’interval training hanno concluso che l’HIIT può aumentarne l’auto efficacia (73). Allo stesso modo, uno studio condotto da Boyd e colleghi (74) ha dimostrato che dopo 3 settimane di HIIT, i partecipanti si sono sentiti sicuri di programmare e partecipare (cioè, auto efficacia del compito) un’attività HIIT regolare. È possibile che brevi fasi di attività, intervallati da periodi di riposo, siano più gestibili, rispetto a periodi di attività continua e possano aumentare l’auto efficacia. Sono necessari studi futuri per testare l’ipotesi che i miglioramenti nell’auto efficacia agiscano come meccanismo migliorativo per il benessere negli adolescenti. Sono necessari studi futuri per esplorare strategie che ottimizzino l’effetto dell’HIIT sulla funzione cognitiva e sulla salute mentale di bambini e adolescenti. Le dimensioni degli effetti possono essere ottimizzate mediante la messa a fuoco sui meccanismi psicosociali, comportamentali e neurobiologici responsabili degli effetti dell’HIIT sui risultati correlati al cervello.
Di nota i principi SAAFE (solidale, attivo, autonomo, equo e gioioso) forniscono un quadro per la progettazione e distribuzione delle sedute di allenamento (75). Guidati dalla teoria dall’autodeterminazione questi principi sono stati applicati con successo in due recenti studi HIIT (43,44). Sebbene la natura vigorosa dell’HIIT possa essere avversa, le sedute HIIT possono essere percepite come più piacevole per bambini e adolescenti, se progettate esplicitamente per soddisfare i bisogni psicologici di base (cioè, autonomia, competenza, relazione). Ad esempio, fornire ai partecipanti delle scelte circa gli esercizi e/o della durata dell’intervallo di lavoro e di recupero può ampliare il grado di autonomia. Inoltre fornire incoraggiamento e feedback positivo può migliorare la percezione della competenza dei partecipanti. Eseguire HIIT in gruppo con gli amici è più piacevole e può soddisfare lo sviluppo relazionale. Altre semplici strategie, come l’uso della musica e l’esercizio in ambienti naturali (ad esempio, parco o spiaggia), possono anche ottimizzare i benefici cognitivi e della salute mentale dell’HIIT.
Punti di forza e limiti. Questa è la prima revisione sistematica che analizza quantitativamente gli effetti dell’HIIT sulla funzione cognitiva e sui risultati sulla salute mentale nei bambini e negli adolescenti. I punti di forza della revisione includono l’adesione alle linee guida PRISMA, l’uso dei criteri ROB Cochrane e l’inclusione di meta-analisi con analisi di moderazione. Tuttavia ci sono anche alcune limitazioni che dovrebbero essere riconosciute: in primo luogo, dato che la maggior parte degli studi includeva partecipanti sani, non è stato possibile condurre meta-analisi separate per popolazioni di studio sane e malsane, limitando quindi la generalità dei risultati. In secondo luogo, data la variabilità delle misure di studio utilizzate per i risultati cognitivi, non è stato possibile determinare gli effetti su domini specifici della funzione esecutiva (inibizione, memoria di lavoro, flessibilità cognitiva). Infine, sebbene siano stati osservati effetti promettenti per la funzione cognitiva e per gli esiti sulla salute mentale dopo HIIT, si dovrebbe riconoscere che la maggior parte degli studi non prescriveva un gruppo di controllo attivo (cioè, allenamento di intensità moderata). A causa del numero limitato di studi inclusi nella revisione, gli autori non sono stati in grado di eseguire un’analisi di confronto per le modalità d’esercizio (ad esempio, HIIT vs MICT). Pertanto gli autori non sono stati in grado di confrontare direttamente gli effetti dell’HIIT con una modalità di esercizio alternativa, per tutti i risultati della revisione. Poiché l’interesse per quest’area continuano, la comprensione degli effetti specifici delle intensità e delle modalità di esercizio alternative sarebbe utile per aiutare a informare i futuri interventi di attività fisica.
Conclusioni
Lo studio ha fornito prove preliminari di revisione suggerendo e affermando che la partecipazione all’HIIT può migliorare la funzione cognitiva e salute mentale dei bambini e degli adolescenti. In generale gli effetti acuti dell’HIIT erano più forti degli effetti cronici per la funzione cognitiva. È importante sottolineare che sia il benessere, che il malessere possono essere migliorati dopo gli interventi HIIT. Sebbene promettente, a causa del numero limitato di studi e di grandi dimensioni di eterogeneità, è necessaria una ricerca di più alta qualità per confermare questi risultati. Ruth Talbot-Stokes, bibliotecaria accademica presso l’Università di Newcastle, è riconosciuta per la sua assistenza con la ricerca nel database. Madieke Michels è anche riconosciuta per il suo contributo al titolo e alla proiezione astratta.
Tratto da: Lehay A.A., Mavilidi M.F., Smith J.J., Hillman C.H., Eather N., Barker D. and D. R. Lubans D.R. Review of High- Intensity Interval Training for Cognitive and Mental Health in Youth. Medicine & Science in Sports Exercise, Vol. 52, No. 10, pp. 2224-2234, 2020