Когнитивное развитие в дошкольном возрасте: Когнитивное Развитие Ребенка с Помощью Игр

Поперечные ассоциации с использованием композиционного анализа

Абстрактные

Фон

Движение поведения (e.g., сон, сидячий образ жизни и физическая активность) по отдельности продемонстрировали преимущества для развития детей дошкольного возраста. Однако мало что известно об интегрированном характере двигательного поведения и его связи со здоровым развитием в этом возрастном диапазоне. Таким образом, цель этого исследования заключалась в изучении взаимосвязи между поведением движения, полученным с помощью акселерометра, и показателями физического, когнитивного и социально-эмоционального развития с использованием композиционного анализа на выборке детей дошкольного возраста.

Методы

детей (n = 95) были набраны в Эдмонтоне, Канада. Поведение при движении измерялось с помощью акселерометров ActiGraph wGT3X-BT, которые носили 24 часа в сутки. Физические (т. Е. Z-значения индекса массы тела [ИМТ], процент роста взрослого человека и двигательные навыки), когнитивные (т. Е. Рабочая память, торможение реакции и словарный запас) и социально-эмоциональные (т. Е. Общительность, экстернализация, интернализация , просоциальное поведение, когнитивное, эмоциональное и поведенческое саморегулирование).Объективный рост и вес были измерены для z-показателей ИМТ и процента роста взрослого человека, в то время как Тест общего моторного развития-2 использовался для оценки моторных навыков. Набор инструментов Early Years Toolbox использовался для оценки всех показателей когнитивного и социально-эмоционального развития. Композиционные модели линейной регрессии и композиционные модели замещения были проведены в р.

Результаты

У детей накопилось 11,1 часа сна, 6,1 часа стационарного времени, 5,1 часа легкой физической активности (LPA) и 1 час.8 часов физической активности средней и высокой интенсивности (MVPA) в день. Композиции двигательного поведения были в значительной степени связаны с физическим (т.е. двигательные навыки, объектные двигательные навыки и общие двигательные навыки) и когнитивным (т.е. рабочая память и словарный запас) развитием (диапазон R ² : 0,11–0,18). Что касается других видов двигательного поведения в композиции, MVPA положительно ассоциировалась с большинством результатов физического развития; в то время как стационарное время дало смешанные результаты для результатов когнитивного развития (т.е., в основном положительные ассоциации в линейных регрессиях, но несущественные в моделях замещения). Большинство ассоциаций LPA и сна были незначительными.

Выводы

Общий состав двигательного поведения оказался важным для развития. Результаты подтвердили важность MVPA для физического развития. Смешанные данные о стационарном времени и когнитивном развитии могут указывать на то, что эта выборка занимается как полезными (например, чтение), так и вредными (например, чтением).г., экранное время) стационарное время. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить механизмы этих отношений.

Образец цитирования: Кузик Н., Нейлор П.-Дж., Спенс Дж. К., Карсон В. (2020) Движение и физическое, когнитивное и социально-эмоциональное развитие у детей дошкольного возраста: перекрестные ассоциации с использованием композиционного анализа. PLoS ONE 15 (8): e0237945. doi: 10.1371 / journal.pone.0237945

Редактор: Хавьер Бразо-Саявера, Университет Республики, УРУГВАЙ

Поступила: 28 апреля 2020 г .; Принята к печати: 5 августа 2020 г .; Опубликовано: 18 августа 2020 г.

Авторские права: © 2020 Kuzik et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Данные не могут быть общедоступными из-за этических ограничений, которые разрешают доступ к данным только членам исследовательской группы. Тем не менее, заинтересованные исследователи могут отправлять запросы на утверждение и доступ к данным в Совет по этике исследований Университета Альберты (свяжитесь с нами через reoffice @ ualberta.ок).

Финансирование: Автор (ы) не получил специального финансирования для этой работы.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Сон, малоподвижный образ жизни и физическая активность — все вместе называемые двигательным поведением — получили повышенное внимание из-за их пользы для здоровья и развития детей дошкольного возраста [1]. Систематические обзоры изолированного двигательного поведения пришли к выводу, что большее количество сна, больше физической активности и менее сидячее поведение имеют многочисленные преимущества для здоровья с точки зрения физического, когнитивного и социально-эмоционального развития детей дошкольного возраста [2–4].Однако, учитывая, что в течение 24-часового периода изменение одного двигательного поведения потребует компенсации другим двигательным поведением (ями), польза для здоровья от изолированного двигательного поведения может вводить в заблуждение. Например, если вмешательство успешно увеличило физическую активность ребенка на 30 минут в день, то других видов двигательного поведения должно было бы быть на 30 минут меньше. Таким образом, следует рассмотреть комплексный подход к пониманию пользы для здоровья от двигательного поведения.

На сегодняшний день мало что известно об интегрированном характере двигательного поведения и его связи со здоровым развитием у детей дошкольного возраста [5]. В недавнем систематическом обзоре 10 исследований, изучающих комбинации двигательного поведения, изучалось только физическое развитие, и ни одно исследование не включало все виды двигательного поведения [5]. Следовательно, необходимы дальнейшие исследования коллективных отношений между всеми видами двигательного поведения с широким диапазоном результатов развития. В частности, развитие можно разделить на три широкие области: физическая (например,g., рост, моторика, физическое здоровье), когнитивное (например, управляющие функции, словарный запас) и социально-эмоциональное (например, эмоциональный интеллект, построение отношений) развитие [6]. Однако для изучения коллективных отношений между двигательным поведением и этими широкими областями развития необходимы методы, которые должным образом учитывают созависимую природу двигательного поведения [5].

Индивидуальные двигательные поведения считаются созависимыми, потому что они не могут возникать одновременно (взаимоисключающие), и когда все индивидуальные двигательные поведения суммируются, они будут равны общему выбранному временному интервалу (исчерпывающий) [7].Взаимоисключающие и исчерпывающие свойства поведения движений означают, что эти данные интерпретируются только как часть целого и, таким образом, считаются имеющими ограничение постоянной суммы (значения, которые всегда складываются, образуя целое) [8]. Одним из методов, который способен надлежащим образом обрабатывать созависимую природу двигательного поведения, является композиционный анализ [7, 9]. Начиная с комплексного систематического обзора двигательного поведения [5], в двух исследованиях использовался композиционный анализ для изучения связи между всем двигательным поведением и результатами развития у детей дошкольного возраста [10, 11].Хотя в обоих исследованиях была обнаружена польза для здоровья от двигательного поведения, изучались только результаты физического развития [10, 11]. Учитывая ограниченные данные, необходимы дальнейшие исследования для подтверждения предыдущих выводов о физическом развитии, а также для устранения пробелов в доказательствах, связанных с когнитивным и социально-эмоциональным развитием. Таким образом, цель данного исследования состоит в изучении взаимосвязи между поведением движений, полученных с помощью акселерометра, и показателями физического, когнитивного и социально-эмоционального развития с использованием композиционного анализа на выборке детей дошкольного возраста.

Методы

Участники и процедуры

Данные, использованные в этом анализе, были собраны в рамках исследования «Поведение родителей и детей и развитие детей дошкольного возраста». Участниками были дети в возрасте 3–5 лет и их родители, для которых в семье основным языком был английский. Родители или опекуны были наняты в Эдмонтоне, Канада, и прилегающих районах через местное подразделение Sportball, программы, которая направлена ​​на обучение детей основным спортивным навыкам через игру.Ведущий исследователь лично обращался к родителям во время летних лагерей по спорту и на занятиях по спорту. В общей сложности из летних лагерей было набрано 60/102 детей, но показатели участия и причины неучастия из классов не отслеживались из-за материально-технических ограничений. Кроме того, местная организация Sportball распространила материалы для набора среди родителей по электронной почте и в социальных сетях. Неизвестно, сколько подходящих родителей получили электронное письмо или просмотрели сообщения в социальных сетях, а также причины их неучастия.Всего согласились принять участие 131 родитель или опекун. Этическое одобрение было получено от Совета по этике исследований Университета Альберты (идентификатор исследования: Pro00081175). Письменное информированное согласие родителей или опекунов

Сбор данных для этого перекрестного исследования проводился с июля по ноябрь 2018 года. Общее моторное развитие детей измерялось в Университете Альберты. После оценки двигательного развития родителям и детям были предоставлены акселерометры, устные и письменные инструкции по протоколу исследования и журнал для отслеживания сна и времени ношения акселерометра.После периода износа акселерометра ведущий исследователь посетил дома родителей или другое предпочтительное место (n = 2), чтобы забрать акселерометры. Во время домашнего визита родители заполнили анкету, которая включала показатели социально-эмоционального развития и социально-демографические показатели, в то время как детям были даны задания на когнитивное развитие. Кроме того, измеряли рост и вес детей, а также рост родителей, если им нужна была помощь, чтобы указать свой рост в анкете.

Меры

Движение поведения.

Детское двигательное поведение включало полный сон, стационарное время (т. Е. Категоризацию сидячего поведения в данных акселерометра, которые не содержат определения позы [12]), физическую активность легкой интенсивности (LPA) и физическую активность средней или высокой интенсивности ( МВПА). Все модели движения были измерены с помощью акселерометров ActiGraph wGT3X-BT, которые были запрограммированы на 30 Гц и выдавались ребенку и одному из родителей. Хотя 90–100 Гц является рекомендуемой частотой для акселерометров ActiGraph у детей дошкольного возраста, мы выбрали 30 Гц, чтобы согласоваться с валидационными исследованиями, на которых основаны наши контрольные точки двигательного поведения [13].В девяти случаях участвовало несколько детей дошкольного возраста из одной семьи. Родители и дети были проинструктированы носить акселерометр на эластичном ремне на правом бедре 24 часа в сутки в течение 7 дней, за исключением занятий на воде. Акселерометры были запрограммированы на начало записи в следующий раз в 00:00:00. Когда были собраны акселерометры, данные загружались за 15-секундные периоды как для файлов обычных фильтров, так и для файлов фильтров с расширением низких частот (LFE). Обычные отфильтрованные файлы использовались для категоризации стационарного времени детей (≤25 отсчетов / 15 секунд), LPA (26–419 отсчетов / 15 секунд) и MVPA (≥420 отсчетов / 15 секунд), в то время как файлы LFE использовались для категоризации общего сна. [14].Хотя использование более коротких эпох может быть полезным для лучшего представления профилей спорадических движений детей дошкольного возраста, 15-секундные эпохи использовались для согласования с валидационными исследованиями, на которых основаны наши контрольные точки двигательного поведения [13]. Вся категоризация двигательного поведения проводилась в R (версия 3.6.1). Что касается сна, дневной (например, дневной) и ночной сон были классифицированы посредством визуального осмотра, руководствуясь журналом регистрации, и эвристики согласно предыдущей литературе о визуальном осмотре [15].Затем данные сна были объединены с обычным отфильтрованным файлом, и было удалено время отсутствия износа (то есть> 20 минут подряд 0 отсчетов, без перерывов), которое не было спящим. Наконец, дни с временем бодрствования менее 10 часов в день были удалены, а участники с временем бодрствования менее 3 дней были удалены.

Физическое развитие.

Физическое развитие было операционализировано как моторика, ожирение и рост. Двигательные навыки измерялись с помощью теста на полное развитие моторики — 2-е издание (TGMD-2).Рост и вес были измерены для расчета суррогатной меры ожирения z-показателей индекса массы тела (ИМТ). Рост измерялся ростом, который использовался для расчета процента ожидаемого роста взрослого ребенка.

TGMD-2 оценивал предметные навыки, двигательные навыки и общую моторику. Тестирование состояло из шести предметных моторных навыков (т. Е. Ударов неподвижного мяча, ведения, ударов ногой, ловли, метания сверху и перекатывания снизу) и шести двигательных навыков (например, бег, галоп, прыжки, прыжки, горизонтальные прыжки и скольжение) [ 16].Дети были разделены на группы по 1–5 детей в каждой группе. Группы вращались вокруг трех-четырех станций, каждая из которых имела от трех до четырех навыков и двух разных членов исследовательской группы. На каждой станции один член команды взял на себя роль фасилитатора, а другой — оценщика. Основной задачей фасилитаторов было два раза продемонстрировать и устно объяснить детям навык. Затем каждому ребенку был предоставлен один шанс попрактиковаться в этом навыке и два оцененных испытания для каждого навыка.Основная задача оценщиков заключалась в том, чтобы в режиме реального времени оценивать попытки детей выполнить навык, а также носить телесную камеру, которая записывала видео оценок детей для последующей оценки. Все 12 навыков состояли из трех-пяти компонентов, которые оценивались как продемонстрированные (т. Е. 1) или не продемонстрированные (т. Е. 0). Оценки для обоих испытаний были суммированы по компонентам, чтобы создать оценку предметно-двигательного навыка и оценку локомоторного навыка, оба из максимальных 48 баллов. Затем суммировали баллы объектных и локомоторных навыков, чтобы получить общий балл двигательного развития.Для каждого ребенка результаты в реальном времени, закодированные экспертами, и оценки видео, закодированные ведущим исследователем, сравнивались для всех полных парных наблюдений. Коэффициенты внутриклассовой корреляции (ICC; двустороннее совпадение) показали соответствие от умеренного до хорошего для моторного объекта (ICC = 0,719; 95% доверительный интервал (ДИ): 0,340, 0,860), локомоторного (ICC = 0,693; 95% ДИ: 0,423, 0,825), и общие моторные навыки (ICC = 0,791; 95% ДИ: 0,277, 0,915). Поскольку оценки в реальном времени оценивались несколькими оценщиками, а оценки видео оценивались одним оценщиком, для анализа использовались значения с оценкой видео.Однако, когда видео-оценка отсутствовала, для этого наблюдения использовались текущие результаты. Недавний систематический обзор TGMD-2 обнаружил несколько исследований, демонстрирующих валидность критерия от умеренной до сильной (например, r: 0,49–0,63 по сравнению с другими оценками моторного развития), а также отличные результаты повторного тестирования (ICC: 0,81–0,92), межэкспертная (ICC: 0,88–0,93) и внутриэкспертная надежность (ICC: 0,92–0,99) [17].

Рост и вес детей были измерены дважды с помощью ростометра и цифровой шкалы соответственно.Вес детей измерялся с точностью до 0,1 кг, а рост — с точностью до 0,1 см. Если разница между двумя измерениями составляла ≥0,3 единицы, выполнялось третье измерение и использовалось среднее значение двух ближайших измерений. Z-значения индекса массы тела (ИМТ) рассчитывались в соответствии со стандартами роста Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) [18].

Рост детей измеряли ростомером, как описано выше. Рост обоих биологических родителей был указан в родительской анкете.У родителей также была возможность измерить свой рост ростомером во время посещения на дому, чтобы они могли ввести это значение в анкету. Текущий процент ожидаемого взрослого роста ребенка рассчитывался на основе его текущего роста и среднего биологического роста матери и отца в соответствии с формулами для пола [19].

Познавательное развитие.

Торможение ответа, зрительно-пространственная рабочая память и языковое развитие использовались в качестве индикаторов когнитивного развития.Основываясь на ранее существовавших протоколах [20–23], они были измерены с помощью iPad Early Years Toolbox [24]. Как часть набора инструментов, задача Go / No-Go использовалась для проверки торможения реакции, задача Mr. Ant использовалась для проверки визуально-пространственной рабочей памяти, а задача Expressive Vocabulary использовалась для проверки языковой разработки. Визуальные и слуховые инструкции встроены в каждую задачу iPad, чтобы стандартизировать администрирование, однако ведущий исследователь также был обучен предоставлять дополнительную дополнительную информацию, когда ребенку требовалось пояснение.

Для задания «Идти / Не идти» [20, 21] дети должны были нажимать на экран, когда они видели рыбу, что происходит в 80% случаев (Go), но не касаться экрана, когда они видели акулу, которая происходит в оставшиеся 20% времени (No-Go). Всего было проведено три испытания для всех детей без изменений сложности. Для каждого испытания 75 стимулов (рыбы или акулы) предъявлялись в полуслучайном порядке (т. Е. Никакое испытание не начинается с акулы, а акулы не предъявляются последовательно более двух раз) в течение 1500 миллисекунд, за которыми следовали 1000 миллисекунд отсутствия стимула.Баллы рассчитывались путем умножения пропорции правильных стимулов Go и No-Go (например, 160/180 правильных стимулов Go, умноженных на 30/45 правильных стимулов No-Go = 0,593), причем значения, близкие к 1, указывают на лучшее ингибирование ответа.

Для задания «Мистер Муравей» [22, 23] дети видели мистера Муравья с наклейками (n = 1–8) на разных частях тела в течение 5 секунд, пустой экран в течение 4 секунд и мистера Муравья. Муравей снова с подсказкой на слух наклеить стикеры на мистера Муравья. Задача проходила по уровням (n = 1–8 наклеек) с тремя испытаниями для каждого уровня до максимум 8 уровней и, соответственно, максимум 8 баллов.Задание завершалось после неудачи во всех трех испытаниях в пределах уровня или успешного завершения всех восьми уровней. Начиная с уровня 1, баллы рассчитывались как 1 балл за каждый уровень при правильных не менее 2/3 испытаний. После того, как уровень был оценен как 1/3 правильных испытаний, этот уровень и все последующие уровни оценивались на основе количества правильных испытаний, с 1/3 балла за каждое правильное испытание.

Для выполнения задания «Выразительный словарный запас» детям было предложено не более 45 картинок, и им было предложено рассказать ведущему исследователю, что это за картинка.Неправильное описание картинки побудило ведущего исследователя спросить, как еще можно назвать предмет, до тех пор, пока ребенок правильно не опишет картинку или пока ведущий исследователь не будет уверен, что ребенок не может правильно произнести требуемое слово. Шесть неверных описаний подряд останавливали тест, и баллы подсчитывались путем суммирования количества правильных слов.

Набор инструментов Early Years Toolbox ранее демонстрировал высокую или отличную надежность (диапазон α Кронбаха: 0.84–0,95) для внутренней согласованности торможения реакции и экспрессивной лексики и умеренно-сильной валидности критерия (r: 0,40–0,60) для корреляций между торможением реакции, зрительно-пространственной рабочей памятью и выразительной лексикой с другими утвержденными задачами Набор инструментов Национального института здравоохранения и британские шкалы способностей [24]. В настоящем исследовании приемлемо-хорошая надежность внутренней согласованности [25] наблюдалась для испытаний на ходу (α Кронбаха = 0,90), непроходных испытаний (α = 0).78) и выразительной лексикой (α Кронбаха = 0,90).

Социально-эмоциональное развитие.

Общительность, экстернализация, интернализация, просоциальное поведение и саморегуляция (то есть когнитивная, эмоциональная и поведенческая саморегуляция) были индикаторами социально-эмоционального развития, используемыми в этом исследовании. Социально-эмоциональное развитие измерялось с помощью бумажного опросника по саморегулированию и поведению детей (CSBQ), который также является частью набора инструментов для детей раннего возраста [24]. Родители ответили на 34 вопроса, от 1 (неверно) до 5 (определенно верно).Подшкалы рассчитывались путем усреднения баллов по элементам и обратного подсчета баллов по некоторым элементам. Каждая подшкала варьировалась от 0 до 5, причем значения, близкие к 5, благоприятствовали общительности, просоциальному поведению и саморегуляции, а значения ближе к 1 были благоприятны для интернализации и экстернализации. Когда данные отсутствовали (n = 7), средние значения по субшкале вычислялись без пропущенных элементов.

Предыдущее исследование, в котором использовалась первая итерация вопросника, с изменениями, в основном заключающимися в переходе от 33 до 34 пунктов в текущей версии, показало, что все подшкалы CSBQ имели приемлемо-хорошую надежность (диапазон α Кронбаха: 0.74–0,89) для внутренней согласованности и умеренно-очень сильные корреляции (r: 0,48–0,91) для аналогичных и ближайших сравнений с подобластями вопросника о сильных сторонах и трудностях [24]. В настоящем исследовании хорошая надежность внутренней согласованности [25] наблюдалась для большинства подшкал (α Кронбаха: 0,75–0,82), за исключением интернализации (α Кронбаха = 0,55) и просоциального поведения (α Кронбаха = 0,64).

Ковариаты.

На основе предыдущих исследований двигательного поведения и развития [26, 27], возраста, пола, этнической принадлежности детей, количества братьев и сестер и часов ухода за детьми, а также возраста родителей, отношения к ребенку, образования, дохода, семейного положения. , тип дома и размер двора рассматривались как ковариаты.Возраст ребенка и родителей на день получения акселерометров рассчитывался на основе даты их рождения, указанной в формах согласия и анкетах. Родителей попросили выбрать «расу / этническую принадлежность своего ребенка (отметьте все подходящие варианты)» из списка из 13 ответов, и для анализа дети были отнесены к категории «белые» или «недостаточно представленные группы» из-за высокой распространенности ответов «европеоид». и неоднородность остальных 12 возможных вариантов ответа. Количество братьев и сестер оценивалось в диапазоне от «0» до «≥3» младших и старших братьев и сестер и классифицировалось как «0», «1», «≥2» всего братьев и сестер.Посещаемость присмотра за детьми определялась путем опроса родителей в анкете, сколько часов в неделю их ребенок обычно проводит за другими видами ухода, кроме их собственного. Родительские отношения с ребенком (т.е. «мать», «отец», «другой») были классифицированы как «мать» или «отец», поскольку никто в этой аналитической выборке не выбрал «другого». Семь вариантов ответа для родительского образования варьировались от «Меньше аттестата средней школы или его эквивалента» до «Аттестат об университете, диплом или степень выше уровня бакалавра».Родительский доход был основан на 10 вариантах ответа от «Менее 25 000 долларов США» до «Более 200 000 долларов США», которые увеличивались на 25 000 долларов США при каждом выборе, а также на варианте «Не знаю». Два участника ответили «Не знаю», и их ответы были вменены медиане выборки. Семейное положение было классифицировано как «женат» или «не женат» из-за высокой распространенности ответов в браке и неоднородности остальных пяти возможных вариантов ответа. Тип дома был классифицирован как «один уровень» или «два уровня» на основе девяти возможных вариантов ответа и вариант ответа «другой», где участники могли указать тип своего дома.Пять вариантов ответа для размера родительского двора варьировались от «Никакого двора» до «Большой ярд (например, квартал акра или больше)».

Анализ данных

Стандартная описательная статистика была рассчитана для всех исходов (физические = 5, когнитивные = 3, социально-эмоциональные = 7) и демографических переменных. Композиционная описательная статистика была рассчитана для центральности и дисперсии данных о поведении движения [28]. Центральность определялась замкнутым геометрическим средним всех типов движений, нормализованных к 24 часам.Дисперсия рассчитывалась с помощью матрицы вариаций, которая демонстрирует пропорциональность между двумя режимами движения, причем значения, близкие к нулю, указывают на более высокую совместную зависимость.

изометрических преобразований логарифмических соотношений в составе двигательного поведения (то есть общего сна, стационарного времени, LPA и MVPA) [28]. Для определения общего влияния состава двигательного поведения на каждую конечную переменную были созданы регрессионные модели только с переменными состава двигательного поведения и переменными результата.Коэффициент детерминации (R ² ) указывал на величину эффекта для связи между композициями двигательного поведения и исходными переменными. Затем были проведены простые модели линейной регрессии между каждой потенциальной переменной и каждой переменной результата. Ковариаты включались только в том случае, если они были значимыми в моделях простой линейной регрессии, так что каждая окончательная модель будет включать только ковариаты, относящиеся к конкретному результату. Затем были созданы окончательные модели для каждой конечной переменной, которая включала в себя опорные координаты изометрической логарифмической трансформации композиций поведения и ковариат.Считалось, что первая опорная координата каждой композиции двигательного поведения представляет влияние отдельного двигательного поведения по отношению к остальной композиции двигательного поведения на каждую конечную переменную.

Анализ замещения состава или перераспределения времени проводился в соответствии с методами, предложенными Dumuid и его коллегами [29]. Вкратце, этот анализ вычитает прогнозируемое значение выходной переменной базовой регрессионной модели из обновленных моделей, которые изменяют переменные состава двигательного поведения в соответствии с заменой одного поведения движения другим поведением движения.Всего было создано 12 моделей замещения (например, перераспределение 30 минут MVPA на 30 минут сна), которые сравнивали с базовой моделью для каждой переменной результата. При всех заменах учитывались изменения переменных результата, когда 30 минут одного двигательного поведения заменялись 30 минутами другого поведения. Чтобы гарантировать, что 30-минутные замены были правдоподобными, минимальное количество MVPA, накопленное участником (то есть 47 минут), а также 1 стандартное отклонение для времени, проведенного в MVPA (т.е., 28,8 минут / день).

Допущения для регрессионного анализа (т. Е. Линейность, нормальность и равная дисперсия остатков, а также идентификация важных наблюдений) были проверены посредством визуальной проверки остатков (т.е. остатков по сравнению с подобранными значениями, QQ, квадратным корнем из стандартизованных остатков по сравнению с подобранными). значения и расстояние Кука) и критерий нормальности Шапиро-Уилка. Модели с общительностью, экстернализацией, интернализацией, ИМТ и общими моторными навыками были значимыми в тестах Шапиро-Уилка, указывающих на многомерную ненормальность.Преобразования не могут быть выполнены для моделей перераспределения времени, потому что они нарушат интерпретацию результатов. Кроме того, для других моделей к этим результатам были применены многочисленные преобразования, и нормальность не была достигнута. Таким образом, участники были удалены в соответствии со значениями Кука d> 4 / n [30], и модели были повторно запущены в качестве анализа чувствительности, чтобы определить, изменились ли результаты. Все анализы проводились в R (версия 3.6.1), а статистическая значимость была установлена ​​на уровне p <0.05.

Результаты

Из 131 участника в общей сложности 95 участников имели пригодные для использования данные акселерометра и были включены в анализ (см. Схему участников на рис. 1). Помимо анализа торможения реакции (n = 93; n = 2 ошибки программного обеспечения) и всех результатов двигательных навыков (n = 93, n = 2 ребенка отказались от участия), эти 95 участников имели данные для всех переменных результатов. Среди детей преобладали мальчики (69,5%), средний возраст которых составлял 4,5 года, а средний возраст родителей составлял 37 лет.8 лет (характеристики участников см. В Таблице 1). Для замкнутого геометрического среднего двигательного поведения, нормализованного к 24 часам, у детей накопилось 11,1 часа сна, 6,1 часа стационарного времени, 5,1 часа LPA и 1,8 часа MVPA. Кроме того, значения матрицы вариаций варьировались от 0,15 (стационарное время и MVPA), что указывает на самую низкую взаимозависимость, до 0,02 (сон и LPA), что указывает на самую высокую взаимозависимость между переменными (см. Таблицу 2).

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.g001

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.t001

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.t002

Состав двигательного поведения в значительной степени был связан с тремя исходами физического развития (т.е., локомоторные навыки, предметные моторные навыки и общие моторные навыки) и два результата когнитивного развития (т. е. рабочая память и словарный запас) (см. Таблицу 3). Для всех значимых моделей значения R ² были выше 0,09 (диапазон: 0,11, 0,16), что указывает на среднюю величину эффекта [31]. Ковариаты, которые были значительно связаны между переменными результата и включены в окончательные модели регрессии, включали: возраст детей, пол, этническую принадлежность, количество братьев и сестер, а также возраст родителей, доход, семейное положение, тип дома и размер двора (см. Таблицу 4. для всех значимых отношений).Возраст ребенка был наиболее часто включенной ковариатой в 7/15 окончательных регрессионных моделей, а возраст родителей и пол ребенка были следующими по частоте включения в модели 3/15 (см. Таблицу 4).

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.t003

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.t004

В рамках композиционных моделей линейной регрессии было обнаружено 5/20 значимых взаимосвязей для физического развития, 2/12 значимых взаимосвязей для когнитивного развития и 1/28 значимых взаимосвязей для социально-эмоционального развития (см. Таблицу 5).Что касается физического развития, MVPA, по сравнению с другими видами двигательного поведения в композиции, была положительно связана с предметными, локомоторными и общими моторными навыками. В то время как LPA, по сравнению с другими видами двигательного поведения в композиции, отрицательно ассоциировался с предметными и общими двигательными навыками. Что касается когнитивного развития, стационарное время по сравнению с другими видами двигательного поведения в композиции было положительно связано с торможением реакции и словарным запасом. Что касается социально-эмоционального развития, MVPA по сравнению с другими видами двигательного поведения в композиции положительно ассоциировалась с общительностью.При удалении многовариантных факторов влияния в соответствии с d Кука, стационарное время было значимо и отрицательно связано с z-показателями ИМТ (n = 89), а MVPA было значимо и отрицательно связано с интернализацией (n = 90).

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.t005

Перераспределение двигательного поведения было связано с четырьмя переменными результата для физического развития (т. Е. Z-баллами ИМТ, объектом, локомоторными и общими двигательными навыками), одной переменной результата для когнитивного развития (т.е., словарный запас) и две конечные переменные для социально-эмоционального развития (т. е. когнитивная саморегуляция и общительность) (см. Таблицу 6). Для физического развития положительные отношения были обнаружены при перераспределении 30 минут другого двигательного поведения на 30 минут MVPA для z-показателей ИМТ, объекта, локомоторных и общих моторных навыков. Кроме того, положительные отношения были замечены при перераспределении LPA со стационарным временем для локомоторных и общих моторных навыков. Что касается когнитивного развития, положительные отношения были замечены при перераспределении времени сна на постоянное время для словарного запаса.Что касается социально-эмоционального развития, положительные отношения наблюдались при перераспределении другого поведения с помощью MVPA на общительность и когнитивную саморегуляцию. При удалении многовариантных влиятельных лиц в соответствии с D Кука перераспределение 30 минут MVPA на стационарное время было значительно и положительно связано с интернализацией (n = 90).

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.t006

Обсуждение

Целью этого исследования было изучить взаимосвязь между поведением движения, полученным с помощью акселерометра, и показателями физического, когнитивного и социально-эмоционального развития с использованием композиционного анализа на выборке детей дошкольного возраста.Во всех исследованиях были выявлены общие закономерности взаимосвязи между двигательным поведением и физическим и когнитивным развитием. Однако связи с социально-эмоциональным развитием были менее очевидны. Сводка результатов представлена ​​в таблицах 3 и 7.

doi: 10.1371 / journal.pone.0237945.t007

Для физического развития, в основном двигательного, наблюдался ряд значимых ассоциаций для MVPA по сравнению с другим двигательным поведением в рамках моделей линейной регрессии и замещения.Тем не менее, отношения для других типов поведения движения были преимущественно нулевыми. Например, перераспределение 30 минут LPA на 30 минут MVPA привело к повышению локомоторных и объектных моторных навыков на 3,28 и 3,99 единицы, что для ребенка в возрасте 4,52 года (среднее выборочное значение) будет означать переход от процентиля 37 ^-го к 50 ^-й процентиль баллов локомоторных навыков и 37 ^-й процентиль до 50 ^-й процентиль (мальчики) или 63 ^-й процентиль (девочки) объектной моторики [16].Это согласуется с недавним систематическим обзором, который обнаружил устойчивые положительные взаимосвязи между изолированным MVPA и моторным развитием [2]. Напротив, LPA была отрицательно связана с моторными навыками в моделях регрессии и моделях замещения, которые перераспределяли стационарное время с LPA. Необходимы дальнейшие исследования с инструментами, позволяющими более точно различать малоподвижное поведение и LPA в более крупной и обобщенной выборке, чтобы лучше понять, как эти части состава двигательного поведения влияют на двигательные навыки.

Помимо двигательного развития, в двух других перекрестных исследованиях использовался композиционный анализ для изучения связи между двигательным поведением и физическим развитием у детей дошкольного возраста [10, 11]. Например, состав двигательного поведения был связан с z-показателями ИМТ, но не с окружностью талии [11]. Кроме того, индивидуальное двигательное поведение по сравнению с другим двигательным поведением не продемонстрировало каких-либо значимых взаимосвязей. В другом исследовании перераспределение LPA и стационарного времени со сном было благоприятно связано с z-показателем ИМТ на уровне 3.5 лет, в то время как перераспределение MVPA не было связано с z-показателями ИМТ [10]. Напротив, результаты текущего исследования показывают, что перераспределение стационарного времени с помощью MVPA увеличивало z-значения ИМТ на 0,2, и наоборот. Предыдущие исследования показали, что MVPA способствует увеличению массы без жира и костной массы у детей дошкольного возраста [10, 32, 33], поэтому высокий объем MVPA в этой выборке может способствовать увеличению z-показателей ИМТ с помощью этих механизмов.

Что касается когнитивного развития, стационарное время по сравнению с другим двигательным поведением было связано с двумя из трех индикаторов когнитивного развития в моделях линейной регрессии.Однако в основном нулевые результаты наблюдались для других видов двигательного поведения в моделях линейной регрессии. В то время как три замены, включающие стационарное время, показали, что это благоприятно для оценки словарного запаса, общие стационарные замены времени были преимущественно нулевыми для когнитивного развития. Точно так же все модели замещения для других видов двигательного поведения с когнитивным развитием были нулевыми. Поскольку стационарное время может указывать только на низкое движение или отсутствие движения, а не на то, что качественно происходит в это время (например,g., экранное время, время, проведенное с родителями за чтением, время стоя), экстраполировать механизм благоприятных ассоциаций между стационарным временем и когнитивным развитием в этой выборке сложно. Предыдущие систематические обзоры, в которых изучалось изолированное влияние сидячего поведения на здоровье, показали, что у родителей, читающих со своими детьми, были положительные ассоциации с когнитивным развитием, в то время как у экранного времени были неблагоприятные ассоциации [4]. Следовательно, одним из возможных механизмов может быть то, что дети проводят более неподвижное время, что полезно для когнитивного развития (например,ж., чтение) в отличие от стационарного времени, неблагоприятного для когнитивного развития (например, экранного времени).

Эти результаты показывают, что состав двигательного поведения, измеренный с помощью акселерометров, важен для некоторых показателей развития детей. Определение оптимальных уровней такого поведения в течение 24 часов имеет большое значение для рекомендаций общественного здравоохранения. Подобно предыдущему исследованию с использованием кривых рабочих характеристик приемника для определения идеального количества MVPA, физической активности высокой интенсивности (VPA) и стационарного времени для различения детей с ожирением и без ожирения [34], будущие исследования могут расширить эти результаты и попытаться для определения оптимального уровня двигательного поведения для здорового роста и развития.Однако при этом исследователи должны учитывать анализ чувствительности к композиционному характеру всех движений в выборке, достаточно большой, чтобы обеспечить широкий спектр композиций.

Сильные стороны этого исследования включают измерение всего двигательного поведения с помощью 24-часовой акселерометрии времени износа, широкий спектр показателей результатов развития и использование анализов, чувствительных к композиционному характеру двигательного поведения. Ограничением является дизайн перекрестного исследования, который не позволяет понять причинные механизмы наблюдаемых взаимосвязей.Кроме того, аналитическая выборка была относительно небольшой (n = 95) и способна обнаруживать средние и большие размеры эффекта в моделях с <3 ковариатами и большие размеры эффекта в моделях с ≥ 3 ковариатами (т. Е. Процент ожидаемого роста взрослого человека, словарный запас , и просоциальное поведение). Наконец, удобная выборка из программы физической активности могла ограничить нашу возможность обобщения. Фактически, среднее количество минут в день для MVPA в этой выборке было на 40 минут выше, чем в среднем по стране, что может свидетельствовать о плохой обобщаемости для более широкой популяции канадских детей дошкольного возраста [11].

Таким образом, в этом исследовании использовался композиционный анализ для изучения отношений между двигательным поведением во всех сферах развития (т. Е. Физическом, когнитивном и социально-эмоциональном). Общий состав двигательного поведения оказался важным для развития. В целом, MVPA была благоприятно связана с физическим развитием, в то время как смешанные результаты для стационарного времени указывали на благоприятную или незначительную связь с когнитивным развитием. Предыдущие исследования также продемонстрировали четкие тенденции благоприятных ассоциаций между MVPA и физическим развитием, в основном двигательным.Смешанные данные о стационарном времени и когнитивном развитии могут указывать на неспособность акселерометрических исследований различать полезное (например, чтение) и вредное (например, экранное время) стационарное время.

Благодарности

Авторы благодарны всем детям и родителям. Sportball Edmonton за огромную поддержку при наборе персонала и сборе данных. Кроме того, мы хотели бы поблагодарить Аманду Эберт, Энтони Бурк, Эйприл Инглиш, Отэм Несдоли, Брендана Уолерса, Карминду Ламболью, Клару-Джейн Блай, Эвелин Этру, Дженну Дэви, Келси Райт, Кевина Аркко, Мэдисон Перди, Ребекку Рублиак, Риа Даддридж. , Стивену Хантеру и Тайлеру Экели за их решающую помощь во время сбора данных о двигательном развитии.

Ссылки

1. 1. Tremblay MS, Chaput JP, Adamo KB, Aubert S, Barnes JD, Choquette L, et al. Канадские правила движения в течение 24 часов для детей раннего возраста (0–4 года): сочетание физической активности, малоподвижного поведения и сна. BMC Public Health. 2017; 17 (5): 874.
2. 2. Карсон В., Ли Е-И, Хьюитт Л., Дженнингс С., Хантер С., Кузик Н. и др. Систематический обзор взаимосвязи между физической активностью и показателями здоровья в раннем возрасте (0–4 года).BMC Public Health. 2017; 17 (5): 854.
3. 3. Chaput JP, Gray CE, Poitras VJ, Carson V, Gruber R, Birken CS и др. Систематический обзор взаимосвязи между продолжительностью сна и показателями здоровья в первые годы (0–4 года). BMC Public Health. 2017; 17 (5): 855. DOI: 10.1186 / s12889-017-4850-2. pmid: 29219078
4. 4. Пойтрас В., Грей С., Янссен Х, Оберт С., Карсон В., Фолкнер Г. и др. Систематический обзор взаимосвязи между малоподвижным поведением и показателями здоровья в раннем возрасте (в возрасте 0–4 лет).BMC Public Health. 2017; 17 (5): 868.
5. 5. Kuzik N, Poitras VJ, Tremblay MS, Lee E-Y, Hunter S, Carson V. Систематический обзор взаимосвязей между комбинациями двигательного поведения и показателями здоровья в ранние годы (0–4 года). BMC Public Health. 2017; 17 (5): 849.
6. 6. Берк Л.Е. Развитие на протяжении всей жизни. 6 изд. Бостон, Массачусетс: Пирсон; 2013.
7. 7. Педишич Э., Думуид Д., Олдс Т. Объединение исследований сна, сидячего поведения и физической активности в новой области эпидемиологии использования времени: определения, концепции, статистические методы, теоретические основы и направления на будущее.Кинезиология: Международный журнал фундаментальной и прикладной кинезиологии. 2017; 49 (2): 10–1.
8. 8. Эйчисон Дж. Статистический анализ композиционных данных: Chapman & Hall, Ltd .; 1986.
9. 9. Chaput JP, Carson V, Gray CE, Tremblay MS. Важность всех видов двигательного поведения в течение 24 часов для общего состояния здоровья. Int J Env Res Pub He. 2014. 11 (12): 12575–81. DOI: 10.3390 / ijerph211212575. WOS: 000346797100031. pmid: 25485978
10. 10. Тейлор Р. У., Хасард Дж. Дж., Мередит-Джонс К. А., Галланд Британская Колумбия, Хит А. Л. М., Лоуренс Дж. И др.24-часовое двигательное поведение от младенчества до дошкольного возраста: поперечные и продольные отношения с составом тела и здоровьем костей. Международный журнал поведенческого питания и физической активности. 2018; 15 (1): 118. DOI: 10.1186 / s12966-018-0753-6. pmid: 30477518
11. 11. Carson V, Tremblay MS, Chastin S. Поперечные ассоциации между продолжительностью сна, малоподвижным временем, физической активностью и показателями ожирения среди канадских дошкольников с использованием композиционного анализа.BMC Public Health. 2017; 17 (5): 848.
12. 12. Tremblay MS, Aubert S, Barnes JD, Saunders TJ, Carson V, Latimer-Cheung AE и др. Сеть исследования малоподвижного поведения (SBRN) — процесс и результаты проекта консенсуса по терминологии. Международный журнал поведенческого питания и физической активности. 2017; 14 (1): 75. DOI: 10.1186 / s12966-017-0525-8. pmid: 28599680
13. 13. Migueles JH, Cadenas-Sanchez C, Ekelund U, Delisle Nyström C, Mora-Gonzalez J, Löf M, et al. Критерии сбора и обработки данных акселерометра для оценки физической активности и других результатов: систематический обзор и практические соображения.Спортивная медицина. 2017; 47 (9): 1821–45. DOI: 10.1007 / s40279-017-0716-0. pmid: 28303543
14. 14. Hjorth MF, Chaput J-P, Damsgaard CT, Dalskov S-M, Michaelsen KF, Tetens I, et al. Измерение сна и физической активности с помощью одного акселерометра: может ли ActiGraph, надеваемый на пояс, адекватно измерять сон у детей? Сон и биологические ритмы. 2012. 10 (4): 328–35. DOI: 10.1111 / j.1479-8425.2012.00578.x.
15. 15. Тюдор-Локк С., Баррейра ТВ, Шуна Дж. М. мл., Мир Э. Ф., Кацмарзик П. Т..Полностью автоматизированный алгоритм акселерометра для ношения на поясе для определения продолжительности сна у детей отдельно от 24-часовой физической активности или малоподвижного поведения. Прикладная физиология, питание и метаболизм = Physiologie Appliquee, Nutrition Et Metabolisme. 2014; 39 (1): 53–7. DOI: 10.1139 / apnm-2013-0173. MEDLINE: 24383507. pmid: 24383507
16. 16. Ульрих Д. Тест на полное развитие моторики (TGMD-2). Остин, Техас: PRO-ED. Inc; 2000.
17. 17. Гриффитс А., Туви Р., Морган П.Е., Спиттл А.Дж.Психометрические свойства инструментов общей моторной оценки для детей: систематический обзор. BMJ Open. 2018; 8 (10): e021734. DOI: 10.1136 / bmjopen-2018-021734. pmid: 30368446
18. 18. Многоцентровая референс-группа ВОЗ по вопросам роста. Нормы роста детей ВОЗ основаны на длине тела / росте, весе и возрасте. Acta Paediatrica. 2006. 95 (S450): 76–85. DOI: 10.1111 / j.1651-2227.2006.tb02378.x. pmid: 16817681
19. 19. Луо З. К., Альбертссон-Викланд К., Карлберг Дж. Рост цели, рассчитанный на основе роста родителей в популяционном исследовании.Педиатрические исследования. 1998; 44 (4): 563. DOI: 10.1203 / 00006450-199810000-00016. pmid: 9773847
20. 20. Wiebe SA, Sheffield TD, Espy KA. Отделение рыб от акул: продольное исследование дошкольного торможения реакции. Развитие ребенка. 2012. 83 (4): 1245–61. DOI: 10.1111 / j.1467-8624.2012.01765.x. pmid: 22533453
21. 21. Ховард С.Дж., Окели А.Д. Ловля рыбы и избегание акул. Журнал психообразовательной оценки. 2015; 33 (6): 585–96. DOI: 10.1177 / 0734282914562933.pmid: 26339119
22. 22. Морра С. Проблемы измерения рабочей памяти: Тестирование емкости M. Международный журнал поведенческого развития. 1994. 17 (1): 143–59.
23. 23. Кейс R. Интеллектуальное развитие: от рождения до взрослой жизни: Academic Press; 1985.
24. 24. Ховард С.Дж., Мелхуиш Э. Набор инструментов для ранней оценки исполнительной функции, языка, саморегуляции и социального развития: валидность, надежность и предварительные нормы.Журнал психообразовательной оценки. 2017; 35 (3): 255–75. DOI: 10.1177 / 0734282916633009. pmid: 28503022
25. 25. Terwee CB, Mokkink LB, van Poppel MNM, Chinapaw MJM, van Mechelen W., de Vet HCW. Качественные атрибуты и измерительные свойства анкет по физической активности. Спортивная медицина. 2010. 40 (7): 525–37. DOI: 10.2165 / 11531370-000000000-00000. pmid: 20545379
26. 26. Карсон В., Кузик Н. Демографические корреляты экранного времени и объективно измеренные малоподвижный образ жизни и физическая активность среди малышей: перекрестное исследование.BMC Public Health. 2017; 17 (1): 187. DOI: 10.1186 / s12889-017-4125-у. pmid: 28193271
27. 27. Карсон В., Хескет К.Д., Родс Р.Э., Ринальди К., Роджерс В., Спенс Дж. С.. Психометрические свойства родительского опросника для оценки коррелятов физической активности и малоподвижного поведения малышей. Измерение в физическом воспитании и науке о физических упражнениях. 2017; 21 (4): 190–200. DOI: 10.1080 / 1091367X.2017.1322087.
28. 28. Ван ден Богаарт К.Г., Толосана-Дельгадо Р. Анализ композиционных данных с помощью R: Springer; 2013.
29. 29. Dumuid D, Pedišić, Stanford TE, Martín-Fernández J-A, Hron K, Maher CA, et al. Композиционная изотемпоральная модель замещения: метод оценки изменений состояния здоровья для перераспределения времени между сном, физической активностью и малоподвижным поведением. Статистические методы в медицинских исследованиях. 2019; 28 (3): 846–57. DOI: 10.1177 / 0962280217737805 pmid: 29157152.
30. 30. Белсли Д.А., Эдвин Кух и Рой Э. Велш. Выявление влиятельных наблюдений и выбросов.Регрессионная диагностика: определение важных данных и источников коллинеарности. Нью-Йорк: Джон Вили; 1980. с. 6–84.
31. 31. Коэн Дж. ГЛАВА 9 — F Тесты пропорций дисперсии в множественном регрессионном / корреляционном анализе. В: Коэн Дж., Редактор. Статистический анализ мощности для поведенческих наук: Academic Press; 1977. с. 407–53.
32. 32. Butte NF, Puyau MR, Wilson TA, Liu, Butte, Nancy F, et al. Роль физической активности и продолжительности сна в росте и телосложении детей дошкольного возраста.Ожирение. 2016; 24 (6): 1328. DOI: 10.1002 / oby.21489. pmid: 27087679
33. 33. Leppänen M, Nyström CD, Henriksson P, Pomeroy J, Ruiz J, Ortega F и др. Интенсивность физической активности, малоподвижный образ жизни, состав тела и физическая форма у детей 4 лет: результаты исследования MINISTOP. Международный журнал ожирения. 2016.
34. 34. Katzmarzyk PT, Barreira TV, Broyles ST, Champagne CM, Chaput JP, Fogelholm M и др. Физическая активность, малоподвижный образ жизни и ожирение в международной выборке детей.Медицина и наука в спорте и физических упражнениях. 2015; 47 (10): 2062–9. Epub 2015/03/10. DOI: 10.1249 / MSS.0000000000000649 pmid: 25751770.