Introducción

El ejercicio físico (EF) se ha considerado una herramienta viable para promover el bienestar mental (^{Fox, 1999}); en particular, la relación entre el EF, el cerebro y la cognición. Este tema ha sido objeto de un creciente número de investigaciones en las últimas décadas (^{Erickson, Hillman y Kramer, 2015}; ^{Prakash, Voss, Erickson y Kramer, 2015}; ^{Tomporowski y Taylor, 2013}). Los resultados de estas investigaciones respaldan la existencia de la relación entre el EF y los procesos neurocognitivos (Erickson et al., 2015), en tres hallazgos:(a) estimula la plasticidad cerebral; (b) influye en la dinámica cerebral general y en la actividad cognitiva; y (c) impacta positivamente la cognición no solo a través de un mecanismo específico, sino también a través de diferentes vías de conectividad.

Al respecto, modelos de ratones han mostrado que la práctica de ejercicio físico genera aumentos neuroanatómicos en áreas del hipocampo, giro dentado, ventrículo lateral y cuerpo estriado y calloso (^{Cahill et al., 2015}). Además, datos en humanos y en ratones han mostrado un efecto del EF sobre el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF, por sus siglas en inglés) con funciones de neuroprotección en partes específicas del cerebro (^{Rasmussen et al., 2009}).

De acuerdo con lo anterior, se ha planteado la hipótesis de que el EF se asocia con el funcionamiento saludable de los procesos neuropsicológicos, al prevenir y retrasar el deterioro cognitivo, además de reconocerse como una intervención no farmacéutica de fácil acceso (^{Bherer, Erickson y Liu-Ambrose, 2013}; ^{Busse, Gil, Santarém y Filho, 2009}; ^{Huang, Fang, Li y Chen, 2016}). Estudios en humanos y en modelos animales sugieren que el EF mejora la cognición, dado que tiene efectos sobre las funciones de las redes cerebrales (^{Gajewski y Falkenstein, 2016}; ^{Kramer, Erickson y Colcombe, 2006}). Estos hallazgos se han comprobado experimentalmente a través de técnicas de neuroimagen, como la resonancia magnética funcional (fMRI, por sus siglas en inglés) (^{Chaddock et al., 2012}; ^{Davis et al., 2011}) y los potenciales evocados (^{Hillman et al., 2014}).

La relación entre EF y cognición ha sido objeto de estudio a lo largo del ciclo vital. Por ejemplo, se han observado cambios cognitivos favorables en adultos sanos (^{Gajewski y Falkenstein, 2016}; ^{Voss et al., 2015}). En adultos mayores con condiciones neurodegenerativas, los resultados han sido alentadores (^{Lautenschlager et al., 2008}; ^{Prakash et al., 2007}), ya que muestran efectos positivos en la prevención y manejo de la pérdida de memoria generada por la reducción de la estructura del hipocampo (^{Erickson et al., 2009}). Por otro lado, en poblaciones infantiles se han confirmado relaciones directas y causales entre el EF, la cognición y el cerebro (^{Best, 2010}; ^{Davis et al., 2007}; ^{Hillman et al., 2009}; ^{Niet et al., 2016}; Niet, Hartman, Smith y Visscher, 2014; ^{Scherder et al., 2004}); y se tiene información sobre beneficios en el rendimiento académico (Erickson et al., 2015) y el aprendizaje de estilos de vida saludables desde edades tempranas (^{Tomporowski y Taylor, 2013}; ^{Wójcicki y McAuley, 2014}).

El EF se asocia con procesos cognitivos complejos, como las funciones ejecutivas (FE), la memoria de trabajo y los procesos atencionales. Las FE están vinculadas con la corteza frontal del cerebro humano (lóbulos frontales), y constituyen el centro de todas las conductas dirigidas a un objetivo, con capacidad de procesar, almacenar, inhibir, flexibilizar y cambiar información, tomar decisiones, evaluar riesgos y comportamientos al modificarse las condiciones ambientales del ser humano (^{Miyake et al., 2000}; ^{Tomporowski, Davis, Miller y Naglieri, 2008}).

El EF aeróbico se asocia con una mayor activación de áreas cerebrales implicadas en las FE, como la corteza cingulada y la motora suplementaria (^{Wong et al., 2015}). De hecho, debido a la complejidad y la conectividad estructural de las FE, se conocen redes que se expanden a zonas parietales (^{Niendam, Laird, Ray, Dean y Carter, 2013}).

Si bien esta línea de investigación confirma el efecto positivo del EF sobre la cognición, mantiene varios interrogantes abiertos. Entre los temas de mayor interés se encuentra la relación dosis-respuesta del EF, la cantidad y el tipo de EF que producen mejor efecto sobre el cerebro y la cognición, el impacto de hacer EF bajo condiciones específicas, o de acuerdo con diferencias individuales como la experticia motora, incluso con el curso evolutivo de ciertas demencias neurodegenerativas (^{Bherer et al., 2013}; ^{Kramer et al., 2006}).

En Colombia no se conocen estudios empíricos que traten indicadores específicos del EF (frecuencia, duración de la sesión, intensidad, medidas fisiológicas, condicionales, etc.) y procesos cognitivos en muestras físicamente activas.

Sobre lo expuesto anteriormente, espacios institucionales y formales de educación superior cuentan con créditos deportivos (o asignaturas de deporte formativo), sin embargo, aún se desconoce la función del EF como posible modulador en las FE y los procesos cognitivos. Por consiguiente, la investigación realizada es una oportunidad para sugerir que el contexto académico es propicio para incentivar intervenciones del EF a partir de programas de educación física, deporte formativo o actividad física para la salud mental y física (^{Niet et al., 2014}, 2016). Tales iniciativas han sido acogidas sobre todo en el nivel básico de educación, específicamente en escuelas y colegios (^{Best, 2010}; ^{Riggs, Chou, Spruijt-Metz y Pentz, 2010}), pero no tanto a nivel universitario.

En coherencia con la hipótesis que supone la asociación entre el EF y los procesos cognitivos, la finalidad de la investigación es determinar la relación entre indicadores de frecuencia, duración y tiempo de entrenamiento del EF con las FE en una población académica físicamente activa.

Método

Resultadostabla 1

El análisis de datos mostró diferencias considerables en los puntajes de las FE, según las variables sociodemográficas (figura 1). De hecho, el análisis de Anova y el post-hoc de Tukey-B indicaron que las personas de estratos bajos tuvieron un puntaje significativamente menor que los estratos medios y altos en las tareas de la corteza orbitomedial (F (2, 27) = 3.35, p = 0.230) (figura 1B). En cuanto a la variable de la edad, se encontraron diferencias favorables para los menores de 20 años en las tareas de la corteza frontal anterior (F (2, 27) = 3.75, p= 0.378) (figura 1C). El nivel de escolaridad señaló un patrón de comportamiento favorable para los participantes con estudios de posgrado y universitario en relación con las pruebas de la corteza frontal anterior (F (3, 26) = 12.61, p = 0.000), de la corteza prefrontal dorsolateral (F (3, 26) = 4.06, p = 0.017) y en todas las FE (F (3, 26) = 3.94, p = 0.019) (figura 1D). No se encontraron diferencias por sexo (figura 1A).

Fuente: elaboración propia.

Figura 1. Desempeño de los participantes en las pruebas de FE de la Banfe.  

Tabla 1 Coeficientes de correlación (r de Pearson) entre las tareas neuropsicológicas y los indicadores de EF 

Fuente: elaboración propia.

El análisis de varianza señala que el comportamiento ejecutivo entre los subgrupos organizados por tipo de actividad física y los indicadores de EF fueron homogéneos (tabla 2).

Tabla 2 Comparación del desempeño frontal, según las variables de EF 

_aEF que implica capacidades condicionales (fuerza, velocidad, coordinación, etc.); b EF en el que predominan mecanismos energéticos aeróbicos (caminar, trotar, nadar, montar en bicicleta, etc.); c EF que implica cierto nivel de competencia. En esta categoría fueron reportados únicamente deportes de conjunto, como fútbol, baloncesto, voleibol, etc.

Fuente: Elaboración propia.

Según la clasificación anatomofuncional de la Banfe, se encontró que la frecuencia del EF se relaciona con tareas en las tres cortezas cerebrales: (a) orbitomedial, laberintos (r = 0.36, p < 0.05), Stroop-A (r = 0.46, p < 0.01), errores de Stroop-B (r = -0.63, p < 0.01), Stroop-B (r = -0.42, p < 0.05); (b) prefrontal anterior, selección de refranes (r = 0.36, p < 0.05); (c) dorsolateral MT, señalamiento dirigido (perseveraciones) (r = 0.32, p < 0.01) y ordenamiento alfabético (ensayo 2) (r = 0.44, p < 0.05); y (d) dorsolateral-FE, clasificación semántica (r = 0.37, p < 0.05), torre de Hanoi tres discos (número de movimientos) (r = 0.39, p < 0.05).

El indicador de duración de la sesión de EF se relacionó con la tarea de laberintos planeación (sin salida) (r = 0.36, p < 0.05); mientras que el tiempo de EF únicamente se relacionó con Stroop-A (tiempo) (r = 0.39, p < 0.05).

En cuanto a la frecuencia de EF (categorizada en tres niveles 3, 4-5 y 6-7 veces por semana), se encontraron diferencias en el desempeño del control inhibitorio. Se observó que quienes entrenan más veces, puntuaron mejor en los aciertos de las tareas del Stroop, con menos errores en comparación con aquellos que lo hacen menos veces por semana (figuras 2B y 2D).

Fuente: elaboración propia

Figura 2 Desempeño en las tareas de Stroop y laberintos, en función de la frecuencia del EF. 

Discusión

Se ha documentado la asociación y los efectos de la práctica sistemática del EF sobre cambios en la dinámica cerebral y los procesos cognitivos (^{Erickson et al., 2015}). El objetivo del trabajo sometió a hipótesis la relación entre los indicadores de EF (frecuencia, duración y tiempo de entrenamiento) y las FE en una muestra universitaria físicamente activa.

Los datos describieron la relación significativa entre la frecuencia del EF y los procesos cognitivos, como por ejemplo, una mejor capacidad del control inhibitorio (efecto Stroop), respeto por los límites (prueba de laberintos), MT visoespacial (prueba de señalamiento dirigido), manipulación y ordenamiento mental de información verbal contenida en la MT (prueba de ordenamiento alfabético), productividad y actitud abstracta (prueba de clasificación semántica) y anticipación secuenciada de acciones tanto progresivas como regresivas (prueba de torre de Hanoi).

También, quienes entrenan entre seis y siete veces por semana presentaron un mejor rendimiento en los aciertos de las tareas Stroop, comparados con aquellos que lo hacen tres veces por semana, e incluso fueron mejores que aquellos que se ejercitan entre cuatro y cinco veces a la semana.

Por otro lado, la duración se asoció específicamente con la anticipación o planeación sistemática de la conducta visoespacial (con las pruebas de laberintos y planeación sin salida), mientras el tiempo de entrenamiento se asoció con el control inhibitorio (prueba de Stroop). El análisis Anova describió que estos mismos indicadores y el tipo de EF no discriminan un comportamiento cognitivo diferente; en tanto, algunas variables sociodemográficas reportaron un mejor desempeño de FE, con puntajes favorables para estratos altos, menores de 20 años y nivel educativo superior y posgrado.

Recientes revisiones de estudios transversales y ensayos controlados son coherentes con los resultados encontrados en el presente trabajo, en el que se demuestra que el EF beneficia las FE (^{Gajewski y Falkenstein, 2016}; ^{Guiney y Machado, 2013}), destacándose una particular sensibilidad del EF agudo sobre procesos inhibitorios (^{Jäger, Schmidt, Conzelmann y Roebers, 2014}).

En contextos escolares se ha observado la mejora del control inhibitorio (empleando la prueba Stroop) y MT verbal, posterior a una intervención de 22 semanas de ejercicio físico (^{Niet et al., 2016}). En otros estudios se sugiere una relación directa con el rendimiento académico y la condición física (Niet et al., 2014); lo que de momento permite comprender y dar soporte a la hipótesis de la relación entre el EF y la cognición (^{Prakash et al., 2015}). En conjunto, estos estudios y los hallazgos de este trabajo aportan al entendimiento del desempeño ejecutivo desde los efectos del EF.

La mayor parte de la evidencia científica revisada se ha construido en situaciones experimentales controladas y manipuladas en el laboratorio. Sin embargo, en ámbitos ecológicos escolares no se han demostrado los efectos del EF sobre las FE (^{Jäger, Schmidt, Conzelmann y Roebers, 2015}), particularmente, por las dificultades para establecer el valor de mediadores de EF sobre la cognición, dado que los datos que ofrece la literatura científica son confusos (^{Tomporowski, McCullick, Pendleton y Pesce, 2014}). Así, por ejemplo, algunos experimentos en ambientes naturales comprueban efectos del EF en las FE, pero de momento contradicen los resultados de las investigaciones adelantadas por Jäger et al. (2014) y ^{Kubesch et al. (2009}).

Otro aspecto importante para acotar es la difícil discriminación de las funciones cognitivas que subyacen la naturaleza multifacética de las tareas neuropsicológicas (^{Guiney y Machado, 2013}). En general, la base empírica apoya los efectos positivos del EF sobre las FE, pero es fundamental considerar los vínculos entre dosis-respuesta de los programas de EF para futuros trabajos.

Los datos aquí encontrados contribuyen a mejorar la comprensión del probable papel modulador del EF sobre la cognición, especialmente, sobre procesos complejos como las FE. En ambientes escolares, tanto en niveles educativos básicos como superiores, se pueden promover programas de educación física o deporte formativo que aporten a estilos de vida saludables de las personas (^{Huang et al., 2016}; ^{Niet et al., 2016}). Además, el carácter no invasivo y de bajo costo es prometedor en implicaciones tanto educativas como clínicas, puesto que fundamenta derroteros para la agenda de salud pública (^{Prakash et al., 2015}).

El presente estudio es el primero en Colombia que somete la hipótesis de la relación del EF sobre procesos cognitivos, como las FE, en una muestra de estudiantes de educación superior. Los resultados no mostraron diferencias en el rendimiento ejecutivo de los participantes, según el tipo de EF que realizaran (ya fuera combinado, aeróbico o competitivo). Las posibles explicaciones pueden deberse a que el diseño metodológico limitó la discriminación con mayor exactitud y la clarificación de si estas variables pueden tener algún efecto. Frente a esto, se plantea que una estrategia con mayor control que reemplace el autoinforme permitiría esclarecer los posibles efectos y grado de relación de tipos de EF aeróbicos, o la combinación de las capacidades condicionales (fuerza, velocidad, coordinación, etc.) y paralelamente.

Aunque no hubo diferencias estadísticas según el tipo de EF, tanto los puntajes en las tres áreas de corteza cerebral (orbitomedial, frontal anterior y dorsolateral) como el puntaje total de la Banfe, fueron mayores en los participantes que reportaron realizar actividades aeróbicas, en comparación con los sujetos que mencionaron practicar actividades combinadas o competitivas. Esta perspectiva coincide con investigaciones previas, lo que permite concluir que la modalidad aeróbica es la capacidad condicional que tiene mayor relación con la cognición y el funcionamiento saludable del cerebro (^{Guiney y Machado, 2013}; ^{Huang et al., 2016}; ^{Kramer et al., 2006}; ^{Niet et al., 2016}). No obstante, la cuestión queda abierta y se asume como reto para futuras investigaciones identificar si existe algún efecto o relación entre el tipo de EF y los procesos cognitivos más específicos (^{Prakash et al., 2015}), entre otros indicadores de intensidad y los tratados en este estudio.

Es necesario apuntar una serie de limitaciones y advertencias frente al presente trabajo. Si bien la evidencia es congruente con los resultados, la interpretación de los datos debe ser cautelosa, ya que la muestra fue pequeña y dificultó plantear generalizaciones. Por otro lado, los datos del tipo e indicadores de EF, obtenidos mediante autoinformes, pueden tener altos niveles de subjetividad. Asimismo, el alcance de la investigación fue relacional, y explicar los mecanismos del EF exige el control de variables para el que es necesario el desarrollo de diseños experimentales.

La configuración de nuevas hipótesis alimenta la línea de investigación sobre el EF en función del desempeño neuropsicológico. Por consiguiente, resulta importante estudiar programas de EF que combinen intervenciones multimodales (^{Prakash et al., 2015}). Otro foco es esclarecer la discriminación de los posibles efectos del tipo de EF y la relación dosis-respuesta. La práctica de EF en espacios naturales y verdes (parques, senderos) parece asociarse con una mejor salud mental y cardiovascular (^{Pasanen, Tyrväinen y Korpela, 2014}; ^{Richardson, Pearce, Mitchell y Kingham, 2013}); mientras que los espacios cerrados (salones, gimnasios, etc.) se asocian con una salud general; sin embargo, es una hipótesis que carece de suficiente evidencia y es aún objeto de estudio (Pasanen et al., 2014).