קשרים לאורך זמן והדדיים בין פעילות גופנית, כושר גופני, יכולות ניהול עצמי קוגניטיביות ומיומנות פתרון תרגילי חשבון

תקציר מאמר שהתפרסם ב-International Journal of Behavioral Nutrition and Physical Activity

תלמידים במבחן ביפ

תקציר של התקציר

רקע: הקשרים בין בריאות גופנית לבין הישגים לימודיים בקרב מתבגרים הם מבוססים היטב, אך כיוון הקשרים והאופי ההדדי של קשרים אלה עדיין אינם ברורים. לנוכח התפקיד הבסיסי של מיומנויות מתמטיות בהצלחה בלימודים, מחקר זה נועד לבחון את הקשרים ההדדיים והאורכיים (לאורך תקופה) בין פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, כושר גופני, תפקודים קוגניטיביים מרכזיים של בקרה, ומיומנות חישוב בקרב מתבגרים, לאורך תקופה של שבעה חודשים, במהלך שנת לימודים.
שיטת המחקר: נערך מחקר אורך בקרב 1,166 מתבגרים בספרד בני 12–14, לאורך שבעה חודשים. פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת נמדדה באמצעות מד תאוצה (אקסלרומטר) ActiGraph GT3X+ במשך שבעה ימים רצופים; הכושר הגופני נמדד באמצעות סוללת מבחני ALPHA-Fitness והתפקודים הקוגניטיביים נמדדו באמצעות סוללת המבחנים .NIH Examiner מיומנות החישוב הוערכה באמצעות הפרוטוקול של .Woodcock
תוצאות: הכושר הגופני בתחילת המחקר ניבא באופן חיובי את התפקודים הקוגניטיביים ואת מיומנות החישוב, בנקודת הזמן השנייה. נמצא קשר הדדי לאורך זמן בין התפקודים הקוגניטיביים לבין מיומנות החישוב. פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת בתחילת המחקר לא נמצאה קשורה באופן מובהק לכושר הגופני, לתפקודים הקוגניטיביים או למיומנות החישוב בנקודת הזמן השנייה. המודל הסביר 65% מהשונות במיומנות החישוב במעקב. ניתוחים של השינוי לאורך זמן הראו כי עלייה בפעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, בכושר הגופני ובתפקודים הקוגניטיביים ניבאה באופן מובהק שיפור במיומנות החישוב.
מסקנות: ממצאים אלה מדגישים את חשיבותם של הכושר הגופני ושל היכולות הקוגניטיביות כמנבאים מרכזיים של הצלחה בלימודים, ומצביעים על הצורך באסטרטגיות חינוכיות המשלבות קידום של הכושר הגופני במטרה לטפח את ההתפתחות הקוגניטיבית ובכך לשפר את המיומנויות המתמטיות בקרב מתבגרים.

רקע

גיל ההתבגרות מהווה תקופה קריטית בהתפתחות, לא רק לביסוסם של דפוסי התנהגות הקשורים לבריאות לאורך החיים, אלא גם לעיצוב ההתפתחות הקוגניטיבית והמסלול הלימודי העתידי.
בהקשר זה, קיימים קשרים מבוססים היטב בין פעילות גופנית המוגדרת ככל תנועה גופנית המבוצעת באמצעות שרירי השלד ודורשת הוצאה אנרגטית, לבין כושר גופני המוגדר כמכלול של תכונות פיזיולוגיות הניתנות למדידה וקשורות לבריאות ולביצועים, וכן לבין שיפור במדדי בריאות.
חשוב במיוחד לציין כי פעילות גופנית וכושר גופני אינם רק מדדי בריאות; יותר ויותר רואים בהם משאבים בסיסיים המשפיעים על התהליכים הקוגניטיביים העומדים בבסיס ההישגים הלימודיים. מאחר שמיומנויות מתמטיות נשענות במידה רבה על תהליכים קוגניטיביים אלה, ובמיוחד על יכולות בקרה קוגניטיבית, הן מהוות מדד תוצאה אידיאלי לבחינת קשר זה.
מיומנות חישוב בולטת כמדד חשוב ורלוונטי במיוחד, והיא שימשה במידה רבה כאמצעי מבוסס להערכת היכולת המתמטית.
מיומנות חישוב, שהיא מרכיב מסוים של היכולת המתמטית, מוגדרת בדרך כלל כיכולת לבצע חישובים מנטליים של סכומים ומכפלות עבור מספרים מ-0 עד 10 (כולל פעולות הפוכות) ביעילות, בדיוק ובמידה מועטה יחסית של מאמץ. הדבר כרוך בביצוע חישובים מנטליים מהירים, כאשר זמן התגובה הוא שנייה או שתיים בלבד.
נוסף על כך, מבחנים של מיומנות חישוב הוכחו כיעילים באבחון לקויות למידה ובניבוי ביצועים במבחנים סטנדרטיים בעלי חשיבות גבוהה. יכולת זו מוכרת גם כמרכיב מרכזי בתהליכים קוגניטיביים, ולכן היא מדד רלוונטי במיוחד לבחינת הקשר שלה עם מדדי בריאות.
בהתחשב בחשיבותן של מיומנויות לימודיות, כגון מיומנות חישוב, במהלך גיל ההתבגרות, ניתן להניח קיומו של מנגנון קוגניטיבי העומד בבסיס קשר זה. קשרים מורכבים אלה מתווכים לעיתים קרובות באמצעות תהליכים קוגניטיביים, ולכן יכולות הליבה של הבקרה הקוגניטיבית, המוגדרות כתהליכים קוגניטיביים מסדר גבוה הכוללים שליטה בעכבה, זיכרון עבודה וגמישות קוגניטיבית, עשויות לשמש גורמים מתווכים מרכזיים המקשרים בין מדדי בריאות לבין הישגים לימודיים.
Demetriou ועמיתיו הראו כי יכולות הבקרה הקוגניטיבית, ובמיוחד גמישות קוגניטיבית וזיכרון עבודה, יחד עם יכולות קוגניטיביות רחבות יותר, ממלאות תפקיד משמעותי בעיצוב ההישגים הלימודיים של מתבגרים בתחומים כגון מתמטיקה, שפה ומדעים. השפעה קוגניטיבית זו בולטת במיוחד בתחום המתמטיקה, שכן מחקרי אורך מראים בעקביות קשר חיובי, שלפיו יכולות הבקרה הקוגניטיבית מנבאות הישגים מתמטיים בהמשך.
קשר זה מושפע הן מתכונות אישיות והן מגורמים סביבתיים, כגון המעמד החברתי-כלכלי. לפיכך, כדי להבין כיצד כושר גופני ופעילות גופנית קשורים לתוצאות הקשורות למתמטיקה, יש לבחון את תפקידן של יכולות הבקרה הקוגניטיבית כמסלול קוגניטיבי מרכזי.
אף שכושר גופני הוא מושג רב-ממדי, מחקרים שבחנו את הקשר שלו עם תוצאות קוגניטיביות ולימודיות בקרב צעירים התמקדו בעיקר במרכיב המכונה "סבולת אירובית" (היכולת להתמיד במאמץ הנמשך מספר דקות ומעלה כמו למשל הישגים בריצה למרחקים של 600 מטר ומעלה) וגם במרכיב הכושר הגופני המכונה "כוח" (היכולת להתגבר על התנגדות כמו למשל הרמת משקולות בתרגילים שונים או ביצוע חזרות בהתנגדות משקל הגוף). מרכיבים אלה רלוונטיים במיוחד משום שהם משמשים מדדים מקובלים של כושר גופני הקשור לבריאות בקרב מתבגרים, וניתן להעריך אותם בקלות יחסית במסגרות בית-ספריות. בהתאם לכך, המחקר הנוכחי התמקד באופן ספציפי במבחני סבולת אירובית וכוח ולא במבחנים למרכיבי כושר אחרים כמו מבחני מהירות, זריזות, שווי משקל, דיוק בתנועה, גמישות וקואורדינציה.
ממצאים חדשים מצביעים על כך שכושר גופני קשור באופן חיובי לתפקודים קוגניטיביים וליכולות בקרה קוגניטיבית בקרב מתבגרים, בעוד שהממצאים בנוגע להישגים לימודיים עדיין אינם עקביים. סקירה שיטתית הראתה קשר חיובי בין סבולת אירובית לבין הישגים לימודיים וגם קשר חיובי בין ציון משולב של כמה מבחנים למרכיבי כושר גופני שונים, לבין הישגים לימודיים. הקשרים נמצאו הן במחקרים שבחנו קשרים בנקודת זמן אחת והן במחקרי אורך.
עם זאת, התפקיד המנבא של מרכיבי כושר גופני מסוימים אינו אחיד. הממצאים לגבי כוח כמנבא של הישגים לימודיים אינם עקביים. ממצאי מחקר אורך שפרסמו אנטוניו גרסיה ארמוסו ושותפיו הראו כי שמירה על רמה גבוהה של סבולת אירובית במשך שנתיים ניבאה הישגים לימודיים גבוהים יותר, כפי שנמדדו באמצעות ציוני בית-הספר במקצועות הליבה, ובהם מתמטיקה ושפה, וכן באמצעות מדדים משוקללים כגון ממוצע הציונים. לעומת זאת, לא נמצאו השפעות מובהקות של מבחני כוח שונים על ההישגים הלימודיים.
בהמשך למורכבות זו, Sember ועמיתיו, שהתמקדו באופן ספציפי בהישגים במתמטיקה, מצאו כי שינויים בהישגים במבחנים לסבולת אירובית, בכוח ובקואורדינציה הסבירו כמעט מחצית מהשונות בציוני המתמטיקה הסופיים. מכלול המחקרים הללו מצביע על כך שבעוד שהישגים במבחני סבולת אירובית מנבאים באופן עקבי הישגים לימודיים, קיימת מחלוקת לגבי הקשר בין הישגים במבחני כוח לבין הישגים לימודיים.
באשר לפעילות גופנית, מחקרים קודמים בחנו את תפקידה של פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת (MVPA) בניבוי משתני בריאות, יכולות בקרה קוגניטיבית והישגים לימודיים. באופן ספציפי, השפעתה של פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת על יכולות הבקרה הקוגניטיבית עדיין שנויה במחלוקת רבה. הממצאים אינם אחידים: מחקרים מסוימים מדווחים על קשרים חיוביים, בעוד שאחרים מצביעים על קשרים הפוכים או על היעדר קשר.
אף שמחקרים מסוימים, שהתבססו על נתונים המדווחים על ידי הנבדקים עצמם, מצביעים על קשר חיובי בין פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת לבין רמת ההשכלה, מחקרים שבהם הפעילות הגופנית נמדדה באמצעות מכשירים הניבו תוצאות סותרות. מחקרים מסוימים מצאו השפעה חלשה או שלילית על ההישגים הלימודיים, לרבות במתמטיקה, בשפה ובממוצע הציונים. כמו כן, מחקרי אורך שהתמקדו באופן ספציפי במתמטיקה לא מצאו תרומה מובהקת של פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, שנמדדה באופן אובייקטיבי, לציונים הסופיים.
אף שיש ממצאים המצביעים על קשרים חיוביים בין פעילות גופנית וכושר גופני לבין יכולות בקרה קוגניטיבית והישגים לימודיים, המגבלות המתודולוגיות בספרות הקיימת מקשות על הסקת מסקנות מבוססות. כמו כן, נמצא כי חלק גדול מהמחקרים משתמשים במערכי מחקר חתך, ולכן לא ניתן לקבוע את כיוון הקשרים. במקרים רבים לא ברור אם פעילות גופנית משפרת את יכולות הבקרה הקוגניטיבית ואת ההישגים הלימודיים, או שמא הפרופיל הקוגניטיבי-לימודי של התלמיד הוא שמאפשר היענות רבה יותר להתנהגויות פעילות.
נוסף על כך, תשומת לב מועטה הוקדשה לתפקיד האפשרי של כושר גופני כגורם מתווך או הדדי בקשרים אלה, אף שהוא מהווה מדד יציב להשפעות הפעילות הגופנית. מחקרי אורך קודמים דיווחו על קשרים עקביים יותר בין כושר גופני, ובמיוחד סבולת אירובית, לבין תוצאות קוגניטיביות, בהשוואה לקשרים שנצפו עבור פעילות גופנית בלבד. הבחנה זו נקשרה לעובדה שכושר גופני משקף הסתגלויות פיזיולוגיות מצטברות הקשורות לפעילות גופנית סדירה, בעוד שפעילות גופנית משקפת את מידת המעורבות ההתנהגותית בנקודת זמן נתונה.
כדי להבהיר את ההשפעות המנבאות הדינמיות בקשרים בין פעילות גופנית, כושר גופני ותוצאות קוגניטיביות-לימודיות, נדרשים מחקרי אורך נוספים.
אף שביכולתם להבהיר את כיוון הקשרים בין פעילות גופנית, כושר גופני, יכולות בקרה קוגניטיבית והישגים לימודיים, מחקרי אורך בקרב מתבגרים התמקדו בדרך כלל בקשרים נפרדים בין תחומים אלה. בחינה משולבת שלהם באמצעות גישות המתמקדות בקשרים הדדיים ובתהליכי שינוי עדיין מוגבלת. בחינת הקשרים ההדדיים חשובה במיוחד משום שסביר שהקשרים בין פעילות גופנית, כושר גופני, יכולות בקרה קוגניטיבית והישגים לימודיים הם דינמיים ותלויים זה בזה, ולא חד-כיווניים בלבד.
לפיכך, הבנת כיוון הקשרים הללו עשויה לספק תמונה מקיפה יותר של המנגנונים המעורבים ולסייע בפיתוח התערבויות במסגרת בתי-הספר, המכוונות הן לשיפור הבריאות והן לשיפור ההישגים הלימודיים.
בהתבסס על ממצאים תיאורטיים ואורכיים קודמים, שיערו החוקרים כי פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, כושר גופני, יכולות בקרה קוגניטיבית ומיומנות חישוב יהיו קשורים זה לזה לאורך זמן במהלך גיל ההתבגרות. באופן ספציפי, החוקרים ציפו שכושר גופני יראה קשרים מנבאים עקביים יותר עם יכולות הבקרה הקוגניטיבית ועם מיומנות החישוב מאשר פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, וזאת בשל הקשר הפיזיולוגי ההדוק יותר שלו עם התפקוד הקוגניטיבי ועם ההישגים הלימודיים.
לפיכך, מטרת המחקר הנוכחי הייתה לנתח את הקשרים ההדדיים והאורכיים בין פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, כושר גופני, יכולות בקרה קוגניטיבית ומיומנות חישוב בקרב מתבגרים, לאורך תקופה של שבעה חודשים במהלך שנת לימודים.

שיטת המחקר

מערך המחקר והמשתתפים
היו בסך הכל 1,166 נבדקים במחקר. הם היו מתבגרים מספרד בני 12–14 (615 בנים, 549 בנות ושני נבדקים שלא מסרו מידע על מינם), במסגרת הפרויקטיםACTIVE CLASS ו-MOVESCHOOL.
פרסומים קודמים שהתבססו על פרויקטים אלה בחנו בעיקר את השפעות ההתערבויות על מדדים הקשורים לבריאות ולקוגניציה, וכן קשרים בנקודת זמן אחת בין כושר גופני, מצב משקל ויכולות בקרה קוגניטיבית. לעומת זאת, המחקר הנוכחי עוסק בשאלת מחקר שונה, ומתמקד באופן ספציפי בקשרים ההדדיים לאורך זמן בין פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, כושר גופני, יכולות בקרה קוגניטיבית ומיומנות חישוב.

קריטריוני ההכללה בשני המחקרים היו:
לימודים בכיתה ז' או ח';
היעדר מוגבלות גופנית או מצב בריאותי העלולים להגביל את רמת הפעילות הגופנית;
מתן הסכמה להשתתפות כנבדקים במחקר על ידי הורה או אפוטרופוס חוקי.

הנבדקים גויסו מ-17 בתי ספר במחוזות קסרס וקדיס. נתוני הבסיס (T1) נאספו במהלך השליש הראשון של שנת הלימודים 2022/2023, מחקר – ACTIVE CLASS ושל שנת הלימודים 2023/2024 – מחקר .MOVESCHOOL נתוני המעקב (T2) נאספו שבעה חודשים לאחר המדידה הראשונית המקבילה בכל אחד מהפרויקטים, כאשר ההערכות נערכו בתקופות מקבילות בשנת הלימודים.
מדדים
כל כלי המדידה ששימשו במחקר הנוכחי הראו בעבר מהימנות מספקת באוכלוסיות של מתבגרים.
רמות הפעילות הגופנית
מכשיר ActiGraph GT3X שימש להערכת הפעילות הגופנית. המשתתפים התבקשו לענוד את המכשיר על שורש כף היד שאינה דומיננטית במשך שבעה ימים מלאים ורצופים.
במחקר זה נעשה שימוש במדד MVPA המתקבל מסכום הפעילות הגופנית בעצימות מתונה ובעצימות נמרצת.
יום מלא נחשב תקף אם המכשיר נענד במשך לפחות 10 שעות במהלך הזמן שסווג כזמן ערות באותו יום. משתתפים נכללו בניתוחים הסופיים אם סיפקו נתוני אקסלרומטריה עבור לפחות שלושה ימי חול תקפים ולפחות יום אחד תקף בסוף השבוע.
כושר גופני
כדי להעריך מרכיבים נבחרים של הכושר הגופני הקשורים לבריאות, ובפרט סבולת אירובית וכוח, נעשה שימוש במבחנים הבאים מתוך סוללת המבחנים ALPHA Fitness
מבחן ביפ שימש להערכת סבולת אירובית – המשתתפים רצו הלוך ושוב בין שני קווים מסומנים במרחק 20 מטר זה מזה, תוך התאמת קצב הריצה לאותות קוליים ("ביפים"). המבחן התחיל במהירות של 8.5 קמ״ש, והמהירות הועלתה ב-0.5 קמ״ש בכל דקה בערך. כל מהירות ריצה מכונה "שלב". לפיכך בשלב הראשון רצו הנבחנים במהירות 8.5 ק"ש, בשלב השני במהירות 9.0 קמ"ש, וכן הלאה. המבחן הסתיים כאשר המשתתף הפסיק עקב עייפות או כאשר הוא לא הצליח לעמוד בקצב בשתי פעמים רצופות. ההישג של המשתתף נקבע על פי השלב האחרון שהוא השלים. משתתף שהישגו היה 4.5 שלבים למשל, הוא כזה שהשלים את כל 4 השלבים הראשונים ועוד חצי משלבי שלב 5.
מבחן כוח לחיצת כף יד שימש להערכת כוח פלג הגוף העליון, ומבחן קפיצה לרוחק מהמקום שימש להערכת כוח פלג הגוף התחתון.
כוח לחיצת כף היד נמדד באמצעות דינמומטר יד. תחילה הותאמה ידית הדינמומטר לגודל ידו של המשתתף. כל יד נבדקה פעמיים, והערך הגבוה ביותר, בקילוגרמים, נרשם. ההישג הכולל חושב כממוצע ההישגים הטובים בשתי הידיים.
במבחן הקפיצה לרוחק מהמקום נערכו שתי מדידות, ונרשם ההישג הטוב ביותר.
חושב ציון z יחיד לכוח כממוצע של שני הציונים המתוקננים שהתקבלו במבחני כוח השרירים (כוח לחיצת כף יד וקפיצה לרוחק מהמקום).
לצורך יצירת מדד הכושר הגופני הכללי (GPF) ששימש במחקר זה, חושב הממוצע של ציוני ה-Z של הסבולת האירובית ושל הכוח, כאשר שני הציונים הותאמו לגיל ולמין.
יכולות בקרה קוגניטיבית
יכולות הליבה של הבקרה הקוגניטיבית — שליטה בעכבה, גמישות קוגניטיבית וזיכרון עבודה, נמדדו כמדדים המרכזיים לתפקוד הקוגניטיבי. המדידה התבצעה באמצעות סוללת המבחנים NIH Examiner שהיא כלי ממוחשב להערכת יכולות קוגניטיביות.
כל משתתף נבדק בנפרד כשהוא יושב מול מחשב, בסביבה שקטה וללא גורמי הסחת דעת.
שליטה בעכבה נמדדה באמצעות מטלת הפלנקר .(Flanker) במטלה זו התמקדו המשתתפים בדג המרכזי בשורה של חמישה דגים, והתבקשו לציין במהירות את הכיוון שאליו הוא פונה.
גמישות קוגניטיבית נבדקה באמצעות מטלת המעבר (Shifting). המשתתפים נדרשו להתאים את הדמות העליונה לאחת הדמויות שבפינות התחתונות, בהתאם לקריטריון שהושמע והוצג על המסך — "צורה" או "צבע" — ולהגיב במהירות האפשרית.
זיכרון עבודה נמדד באמצעות פרוטוקול N-Back. במטלה זו הופיע על המסך ריבוע לבן במיקום מסוים, ולאחריו מספר, והמשתתפים התבקשו לחזור עליו בקול. לאחר מכן הופיע ריבוע שני, והמשתתפים נדרשו לציין אם מיקומו תאם את מיקום הריבוע הקודם.
בכל שלוש המטלות התוכנה חישבה באופן אוטומטי ציון כולל ששילב את זמן התגובה ואת מידת הדיוק.
לצורך הניתוח העיקרי, נוצר מדד משולב של יכולות הבקרה הקוגניטיבית.
מיומנות חישוב
מטלה 6 מתוך פרוטוקול Woodcock שימשה להערכת מיומנות החישוב. המשתתפים ישבו בנפרד בסביבה שקטה וללא גורמי הסחת דעת, כדי להבטיח תנאי בדיקה מיטביים.
הם קיבלו הנחיה כי עומדות לרשותם שלוש דקות כדי לפתור כמה שיותר תרגילים מתמטיים פשוטים, במטרה להשלים במהלך הזמן שהוקצה את המספר המרבי האפשרי של תשובות נכונות. בהנחיות הודגשה החשיבות של מהירות ודיוק, והמשתתפים עודדו לעבוד בקצב שלהם ולהימנע מהסחות דעת חיצוניות.
המבחן כלל 160 פריטים שכללו פעולות חשבון בסיסיות: חיבור, חיסור וכפל, שהוצגו בסדר מעורב.
משתני רקע
המאפיינים הסוציו-דמוגרפיים כללו מגדר (בן; בת; איני מזדהה עם אף אחת מהאפשרויות לעיל), גיל ומצב סוציו-אקונומי.
המצב הסוציו־אקונומי הוערך באמצעות הגרסה הספרדית המותאמת של סולם השפע המשפחתי .(Family Affluence Scale – FAS III) הסולם מעריך את רמת הרכישות והמשאבים של המשפחה באמצעות שש שאלות בעלות תשובות קטגוריאליות. באמצעות סיכום התשובות לששת הפריטים מתקבל ציון מצטבר כולל הנע בין 0 ל-13.

קפיצה לרוחק מהמקום

תוצאות

טבלה מספר 1 מציגה את ממוצעים של כל המדגם ואת הממוצעים של הבנות והבנים בכל אחד מהמבחנים.

מבחן	ממוצע כללי	ממוצע בנים	ממוצע בנות
	n=1166	n=615	n=549
MVPA (דקות ביום)	41.22	47.95	35.29
ביפ (שלבים)	3.75	4.54	2.84
רוחק מהמקום (מטר)	1.43	1.53	1.32
כוח לחיצת כף יד (ק"ג)	22.1	23.1	20.85
Inhibitory control	9.05	9.08	8.98
Working memory	2.13	2.18	2.07
Cognitive flexibility	8.19	8.13	8.24
Arithmetic fluency	81.72	84.77	77.91

טבלה מספר 2 מציגה מתאמים בין 8 המבחנים. מתאמים מעל האלכסון מתייחסים לבנים ומתאמים מתחת לאלכסון מתייחסים לבנות.

מבחן	MVPA	ביפ	רוחק מהמקום	כוח לחיצת כף יד	Inhibitory control	Working memory	Cognitive flexibility	Arithmetic fluency
MVPA	–	0.321	0.278	0	0.073	0.039-	0.075	0.074
ביפ	0.193	–	0.417	0.075	0.133	0.13	0.169	0.164
רוחק מהמקום	0.109	0.528	–	0.236	0.212	0.031	0.199	0.174
כוח לחיצת כף יד	0.263-	0.192	0.414	–	0.135	0.153	0.175	0.128
Inhibitory control	0.036-	0.077	0.088	0.122	–	0.149	0.445	0.255
Working memory	0.102-	0.144	0.083	0.011	0.199	–	0.268	0.144
Cognitive flexibility	0.004	0.187	0.206	0.182	0.495	0.2	–	0.339
Arithmetic fluency	0.119	0.266	0.124	0.773?	0.184	0.123	0.302	–

בשני המגדרים נמצא קשר בעוצמה בינונית עד גדולה בין כושר אירובי לבין כוח בפלג הגוף התחתון – בנים r=0.528 בנות r=0.417 וכן קשר בעוצמה בינונית בקרב בנים וקשר בעוצמה קטנה בקרב בנות בין כושר אירובי לבין כוח בפלג הגוף העליון – בנים r=0.414 בנות r=0.192 . ממצאים אלה מצביעים על קשר עקבי בין כושר אירובי לבין כוח.
כושר אירובי נמצא קשור באופן מובהק לזיכרון עבודה ולמיומנות חישוב הן בקרב בנים והן בקרב בנות. גמישות קוגניטיבית נמצאה קשורה באופן מובהק לשליטה בעכבה, לזיכרון עבודה ולמיומנות חישוב בשני המגדרים.
פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת (MVPA) נמצאה קשורה באופן חיובי לכושר אירובי בשני המגדרים – בנים r=0.193 בנות. r=0.321
בהתחשב בגודל המדגם הגדול, המתאמים המובהקים מבחינה סטטיסטית פורשו בזהירות, תוך מתן דגש לעוצמת הקשרים ולא למובהקות הסטטיסטית בלבד. באופן כללי, רוב הקשרים הדו-משתניים היו קטנים בעוצמתם, אם כי נמצאו כמה קשרים בעלי חשיבות מבחינה תאורטית.
כושר גופני כללי ב- T1 ניבא באופן מובהק את יכולות הבקרה הקוגניטיבית ואת מיומנות החישוב ב- T2.
הביצוע במטלות הבקרה הקוגניטיבית ב- T1 ניבא את מיומנות החישוב ב- T2.
פעילות גופנית בעצימות בינונית עד נמרצת לא ניבאה באופן מובהק את מיומנות החישוב או את הכושר הגופני ב- T2.
הקשרים המנבאים בין יכולות הבקרה הקוגניטיבית ב- T1 לבין מיומנות החישוב ב- T2 ובין מיומנות החישוב ב- T1 לבין יכולות הבקרה הקוגניטיבית ב- T2 היו הדדיים.
בסך הכול, ב- T2 הסביר המודל 10% מהשונות בפעילות הגופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, 52% מהשונות בכושר הגופני הכללי, 29% מהשונות ביכולות הבקרה הקוגניטיבית ו־65% מהשונות במיומנות החישוב. ממצאים אלה מצביעים על יכולת הסבר גבוהה יותר עבור הכושר הגופני הכללי ומיומנות החישוב מאשר עבור פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת.
כאשר נבדקה יכולת החיזוי במודל עבור תוצאות בכל מבחן כושר ולא רק עבור ציון הכושר הגופני הכללי, נמצא כי MVPA ב- T1 ניבאה באופן מובהק את תוצאות מבחן ביפ ב- .T2 כמו כן, תוצאות מבחן ביפ וציון הכוח המשולב ב-T1 ניבאו באופן מובהק יכולות קוגניטיביות ב- .T2
תוצאות מבחן ביפ ב- T1 ניבאו באופן מובהק את מיומנות החישוב ב-. T2
ציון הכוח ב- T1 לא ניבא באופן מובהק את מיומנות החישוב ב-. T2
הקשרים ההדדיים, שבהם יכולות הבקרה הקוגניטיבית ב- T1 ניבאו את מיומנות החישוב ב- T2 ומיומנות החישוב ב- T1 ניבאה את יכולות הבקרה הקוגניטיבית ב- T2 נמצאו באופן עקבי בשני המודלים הנוספים, בדומה למודל העיקרי, אם כי עם עוצמות קשר מעט נמוכות יותר.
עליות לאורך זמן בפעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, בציון המשולב בכושר גופני ובביצוע במטלות הבקרה הקוגניטיבית נמצאו קשורות באופן מובהק לעליות במיומנות החישוב. הקשרים המנבאים נמצאו מובהקים מבחינה סטטיסטית עבור כל שלושת המשתנים.
מיומנות החישוב בנקודת הבסיס ניבאה באופן שלילי את השינוי במיומנות החישוב, כלומר, משתתפים שהציגו ביצועים התחלתיים גבוהים יותר נטו להראות שיפור קטן יותר לאורך זמן. דפוס זה עשוי לשקף אפקט תקרה, שלפיו לתלמידים שהציגו רמה גבוהה יותר של מיומנות חישוב בתחילת המחקר היה פחות מרחב לשיפור נוסף במהלך תקופת המעקב.

מבחן כוח לחיצת כף יד

דיון

מחקר זה נועד לבחון את הקשרים ההדדיים ולאורך זמן בין פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, כושר גופני, יכולות הליבה של הבקרה הקוגניטיבית ומיומנות החישוב בקרב תלמידי בתי ספר, לאורך תקופת של שבעה חודשים.
ניתוח הנתונים מצא יציבות לאורך זמן מובהקת בכל המשתנים, כאשר ציון משולב בכושר גופני בנקודת הבסיס ניבא באופן חיובי שיפור בהמשך הן ביכולות הבקרה הקוגניטיבית והן במיומנות החישוב. כמו כן, נמצא קשר הדדי בין יכולות הבקרה הקוגניטיבית לבין מיומנות החישוב לאורך זמן.
ראוי לציין כי פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת לא ניבאה באופן מובהק שינויים מאוחרים יותר בכושר הגופני הכללי, ביכולות הבקרה הקוגניטיבית או במיומנות החישוב.
ניתוחי השינוי לאורך זמן הראו עוד כי עליות בפעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת, בציון המשולב בכושר גופני ובביצוע במטלות הבקרה הקוגניטיבית ניבאו באופן מובהק שיפור במיומנות החישוב לאורך זמן. לעומת זאת, רמה גבוהה יותר של מיומנות חישוב בנקודת הבסיס הייתה קשורה לשיפור קטן יותר בהמשך.
פעילות גופנית בעצימות מתונה עד נמרצת (MVPA) לא נמצאה קשורה באופן מובהק לציון המשולב בכושר גופני (GPF) וזאת בניגוד לממצאיהם של Grao-Cruces ועמיתיו, אשר מצאו קשר ישיר בין MVPA לבין כושר גופני בקרב ילדים ומתבגרים בספרד.
עם זאת, במחקר זה נמצא קשר חיובי מובהק של MVPA עם הישגים במבחן ביפ, קשר המצביע על כך שרמה גבוהה יותר של MVPA ב- T1 ניבאה רמה גבוהה יותר של סבולת אירובית ב-. T2 ממצא זה עולה בקנה אחד עם הספרות המחקרית, המצביעה על כך שפעילות גופנית משפיעה על סבולת אירובית לאורך זמן, בקרב מתבגרים.
תוצאות מבחני הכוח לא נמצאו קשורות ל-MVPA. קשר זה, שנחקר פחות במחקרים לאורך זמן, עדיין אינו ברור.
באופן כללי, ממצאים אלה מצביעים על כך שסבולת אירובית, ולא הציון המשולב בכושר גופני או הכוח, היא המרכיב בכושר הגופני שהקשר שלו ל-MVPA לאורך זמן הוא העקבי ביותר.
במחקר הזה לא נמצא קשר מובהק בין פעילות גופנית בעצימות בינונית עד נמרצת לבין יכולות הבקרה הקוגניטיבית. ממצא זה מצביע על כך שבמסגרת נקודת המבט האורכית של המחקר הנוכחי, MVPA כשלעצמה עשויה שלא להיות מנבא עקבי של ביצועים קוגניטיביים בקרב מתבגרים.
בעוד שמחקרים מסוימים תומכים בכך שפעילות גופנית משפיעה באופן חיובי על יכולות הבקרה הקוגניטיבית, מחקרים אחרים דיווחו על קשרים הפוכים או על היעדר קשר. סקירות שיטתיות של Donnelly ועמיתיו הגיעו למסקנה כי אף שפעילות גופנית עשויה להועיל לתפקוד הקוגניטיבי ולתפקוד המוח, הראיות לקשר סיבתי עדיין מוגבלות.
בהקשר זה, ממצאי מחקר זה עשויים להצביע על כך שהקשר בין MVPA לבין יכולות הבקרה הקוגניטיבית הוא מורכב ומושפע ממספר גורמים הקשורים להקשר המחקרי ולמתודולוגיה, ובכלל זה האפשרות שהכושר הגופני משמש גורם מתווך.
ואכן, קשרים בין כושר גופני, ובמיוחד סבולת אירובית לבין יכולות הבקרה הקוגניטיבית דווחו בספרות באופן עקבי יותר. דפוס זה נתמך גם בממצאי מחקר זה.
המודל במחקר זה לא הראה קשרים בין רמת ה-MVPA בנקודת הבסיס לבין מיומנות החישוב. עם זאת עלייה ב-MVPA לאורך זמן נמצאה קשורות לשיפור בביצועים במיומנות החישוב.
היעדר השפעה מובהקת שלMVPA בנקודת הבסיס על מיומנות החישוב מצביע על כך שבמחקר הנוכחי אין לראות בפעילות גופנית מתונה עד נמרצת מנבאת באופן ישיר ויציב של הישגים לימודיים במועד מאוחר יותר. עם זאת, הקשר החיובי בין שינויים ב-MVPA לבין שינויים במיומנות החישוב מצביע על כך שהגברת ה-MVPA לאורך שנת הלימודים עשויה להיות רלוונטית לשיפור בהישגים הלימודיים.
חשוב להדגיש שאין לפרש זאת כאילו MVPA חייב לעלות באופן מתמיד לאורך זמן, אלא שהשתפרות בדפוסי ההתנהגות הפעילה במהלך גיל ההתבגרות עשויה להיות קשורה למסלולי התפתחות לימודיים טובים יותר.
אפשר גם שהיבטים מתודולוגיים הקשורים להערכת MVPA תורמים במידה מסוימת לקשרים החלשים יותר שנצפו עבור MVPA בנקודת הבסיס בהשוואה למדדים של שינוי לאורך זמן. יש בעיות רבות בהערכה מדויקת של פעילות גופנית ואילו הישגים במבחני כושר גופני, הרבה יותר קל למדוד. השונות בין מסקנות מחקרים שונים שעסקו בקשר בין פעילות גופנית והשינוי בה לבין הישגים לימודיים, נובעת לא מעט משיטות מחקר וניתוח נתונים במחקרים השונים.
באופן כללי, ממצאי מחקר זה עולים בקנה אחד עם סקירות שיטתיות המדווחות על קשרים בין פעילות גופנית לבין הישגים לימודיים. הם מצביעים על כך שהקשרים הנצפים בין MVPA לבין מיומנות חישוב רגישים לבחירות מתודולוגיות, ובמיוחד לאופן שבו שינוי התנהגותי לאורך זמן מוגדר ונמדד.
כפי שצוין קודם לכן, אף שפעילות גופנית עשויה להשפיע על יכולות הבקרה הקוגניטיבית רק באופן עקיף, ככל הנראה באמצעות השפעתה על סבולת אירובית, נראה כי הכושר הגופני הכללי ממלא תפקיד ישיר ועקבי בחיזוי הביצועים הקוגניטיביים.
חיזוק נוסף לעוצמתו של קשר זה ולמנגנון העומד בבסיסו התקבל מממצאיהם של Muntaner-Mas ועמיתיו. במחקר פרוספקטיבי שנמשך שנתיים נמצא כי כל מרכיבי הכושר הגופני שנבדקו: סבולת אירובית, כושר מוטורי וכוח, בנקודת הבסיס, ניבאו באופן עצמאי ומובהק ביצועים טובים יותר ביכולות הבקרה הקוגניטיבית בנקודת המעקב.
Weber ועמיתיו סיפקו תובנה באשר למנגנון העומד בבסיס הקשר, כאשר הראו כי ההשפעה של סבולת אירובית על הבקרה הקוגניטיבית לאורך זמן היא ישירה ומתמשכת במשך שלוש שנים. ממצא זה הראה כי השפעה זו אינה מתווכת באמצעות הבשלות הגופנית.
במחקר הנוכחי נמצא כי ציון משולב בכושר גופני וכן סבולת אירובית, אך לא כוח, ניבאו את מיומנות החישוב. הקשר החיובי בין כושר גופני לבין ההישגים הלימודיים הכלליים נמצא גם כאשר נבחנו השינויים בכושר הגופני לאורך זמן.
ראוי לציין כי ממצאי מחקר זה עולים בקנה אחד עם גוף הולך וגדל של עדויות ממחקרים לאורך זמן בדבר הקשר בין כושר גופני לבין הישגים במתמטיקה, אף שתפקידם של המרכיבים השונים של הכושר הגופני עדיין אינו ברור. לדוגמה, Lima ועמיתיו מצאו קשרים בין סבולת אירובית לבין כוח בפלג הגוף התחתון, אך לא בין כוח לחיצת כף יד לבין הביצועים במתמטיקה. באופן דומה Gil-Espinosa ועמיתיו מצאו כי סבולת אירובית בנקודת הבסיס ניבאה באופן חיובי את הביצועים במתמטיקה שנה אחת מאוחר יותר. כמו במחקר הנוכחי, כוח לא ניבא באופן מובהק את הביצועים במתמטיקה.
הקשר בין סבולת אירובית לבין הביצועים במתמטיקה עשוי להיות מוסבר באמצעות מנגנונים פיזיולוגיים המופעלים בעקבות פעילות אירובית, כגון עלייה בזרימת הדם במוח ושיפור הנוירופלסטיות באמצעות גורם נוירוטרופי שמקורו במוח (חלבן המקודד אצל בני אדם על ידי הגן BDNF) ) נוירוגנזה (התהליך שבו נוצרים תאי עצב חדשים מתוך תאי גזע) ואנגיוגנזה (היווצרות של כלי דם חדשים). בניגוד לכוח, שלגביו לא נמצא קשר ברור למנגנונים פיזיולוגיים המשפיעים על ההישגים הלימודיים, סבולת אירובית נקשרה להפעלה רבה יותר של הרשת הפרונטו־פריאטלית, ובכלל זה החריץ התוך־פריאטלי וקליפת המוח הקדם-מצחית הדורסולטרלית הימנית. אזורים אלה מעורבים באופן ספציפי בעיבוד גודל מספרי ובביצוע חישובים מתמטיים.
מחקרם העדכני של Cristi-Montero ועמיתיו מדגיש את המורכבות של קשר זה, ומצא תפקיד מתווך מקביל ומובהק של תחומים קוגניטיביים בקשר בין כושר גופני לבין ההישגים הלימודיים של מתבגרים. חשוב במיוחד לציין כי המחקר הראה שבעוד שזיכרון העבודה ושליטה בעכבה תיווכו את הקשר ברוב מקצועות הלימוד, שליטה בעכבה לא הייתה גורם מתווך מובהק במתמטיקה. ממצא זה מצביע על כך שהמסלולים הקוגניטיביים המקשרים בין כושר גופני לבין מיומנויות מתמטיות עשויים להיות שונים מאלה המשפיעים על תחומי לימוד אחרים.
נוסף על הממצא שלפיו עלייה ביכולות הבקרה הקוגניטיבית הייתה קשורה לשיפור במיומנות החישוב, התצפית במחקר זה על קשר הדדי מובהק בין יכולות הבקרה הקוגניטיבית לבין מיומנות החישוב לאורך זמן היא ממצא חשוב, המדגיש את התלות ההדדית ביניהן במהלך ההתפתחות בגיל ההתבגרות.
למיטב ידיעתם של מחברי המאמר, הקשר ההדדי בין יכולות הבקרה הקוגניטיבית לבין היכולות המתמטיות טרם נחקר בקרב מתבגרים, אף שבילדים נמצא קשר דו-כיווני בין זיכרון העבודה לבין הישגים במתמטיקה. בדומה לכך, מחקרים לאורך זמן מדגימים לרוב קשר חיובי שבו יכולות הבקרה הקוגניטיבית מנבאות יכולות מתמטיות בהמשך, בעוד שהעדויות לקשר בכיוון ההפוך, שבו מיומנויות מתמטיות מוקדמות מנבאות יכולות בקרה קוגניטיבית בעתיד, מוגבלות בהרבה.
הקשר ההדדי שנצפה בניתוח במחקר זה מצביע גם על כך שעיסוק במטלות לימודיות מורכבות, כגון תרגול חשבון, עשוי לאמן ולשכלל באופן פעיל את מערכות הבקרה הקוגניטיבית העומדות בבסיסן.
באופן כללי, סקירה שיטתית של Visier-Alfonso ועמיתיו תומכת בהשקפה שלפיה הקשר בין פעילות גופנית לבין הישגים לימודיים מתווך בדרך כלל באמצעות שילוב של גורמים, ובהם סבולת אירובית, תפקוד קוגניטיבי, רווחה נפשית והתנהגויות הקשורות לפעילות גופנית. המחקר הנוכחי, שנמשך שבעה חודשים, מחזק מאוד השקפה זו ומדגיש את ההשפעה העתידית של הכושר הגופני הכללי ושל הביצועים הקוגניטיביים כגורמים מתווכים מרכזיים בשיפור מיומנות החישוב.
הצטברות ממצאים זו מדגישה כי הכושר הגופני הוא גורם חשוב המניע שיפורים קוגניטיביים לאורך זמן, ואילו הקשר ההדדי שנצפה בין יכולות הבקרה הקוגניטיבית לבין מיומנות החישוב מצביע על קיומו של מעגל משוב חשוב. לפיכך, התערבויות עתידיות צריכות לתת עדיפות לפעילויות המפתחות מרכיבים ספציפיים של הכושר הגופני, כדי לשפר ככל האפשר את היכולת הקוגניטיבית המתמשכת ואת ההצלחה הלימודית בקרב מתבגרים.
למחקר זה יש כמה מגבלות. ראשית, תקופת המעקב בת שבעה חודשים עשויה שלא להספיק כדי ללכוד שינויים ארוכי טווח. שנית, אף שהמחקר הנוכחי בחן את מרכיבי הכושר הגופני הקשורים לבריאות שנחשבים מרכזיים, ובפרט סבולת אירובית וכוח, הוא לא הקיף את כל מרכיבי הכושר הגופני. מרכיבים אחרים, כגון מהירות, זריזות, גמישות, קואורדינציה, שיווי משקל ודיוק בתנועה, לא נבדקו. לפיכך, יש לפרש את הממצאים כמתייחסים למרכיבים נבחרים של הכושר הגופני הקשורים לבריאות, ולא לכושר הגופני הכללי במובנו הרחב.
במחקרים עתידיים הצעד ההגיוני הבא הוא ליישם ולהעריך התערבויות בבתי ספר המשלבות שיפור הכושר הגופני עם גירוי ופיתוח של יכולות הבקרה הקוגניטיבית. כך ניתן יהיה לבחון את יציבותם של הקשרים שנמצאו בהקשר מעשי ולמדוד את השפעתם הישירה על ההישגים הלימודיים של התלמידים.
מסקנות
המחקר הנוכחי מספק תובנות ייחודיות לאורך זמן באשר ליחסי הגומלין הדינמיים בין פעילות גופנית, כושר גופני, יכולות הבקרה הקוגניטיבית ומיומנות החישוב בקרב מתבגרים.
אף ש-MVPA בנקודת הבסיס לא נמצאה כמנבא ישיר של יכולות הבקרה הקוגניטיבית או של מיומנות החישוב, שינויים ב-MVPA נמצאו קשורים לשיפור במיומנות החישוב. לפיכך, יש לראות ב-MVPA גורם בעל תפקיד מוגבל יותר, התלוי בשינויים לאורך זמן, ואילו הכושר הגופני ויכולות הבקרה הקוגניטיבית התגלו כמנבאים האורכיים העקביים ביותר של מיומנות החישוב.
ניתוח הנתונים במחקר זה הראה כי ציון משולב בכושר גופני הוא מנבא יציב הן של יכולות הבקרה הקוגניטיבית והן של מיומנות החישוב, ובכך מודגש תפקידו הבסיסי.
הקשר ההדדי שנצפה בין יכולות הבקרה הקוגניטיבית לבין מיומנות החישוב מדגיש עוד יותר קיומו של מעגל משוב חשוב, שבו יכולות הבקרה הקוגניטיבית ומיומנות החישוב מחזקות זו את זו.
נוסף על כך, הניתוחים לאורך זמן הראו כי עליות בכושר הגופני וביכולות הבקרה הקוגניטיבית תרמו כולן לשיפור מאוחר יותר במיומנות החישוב לאורך זמן.
לממצאים אלה השלכות חשובות על הסביבה החינוכית ועל תהליך ההוראה והלמידה. הם מצביעים על כך שיש לראות בכושר הגופני ובפיתוח יכולות הבקרה הקוגניטיבית חלקים בלתי נפרדים מאסטרטגיות חינוכיות שנועדו לשפר את ההישגים הלימודיים.

הערות עורך התקציר:

הקשר בין הישגים במבחנים ליכולת אירובית לבין הישגים במבחנים לימודיים יכול להיות מושפע גם מכך שמבחנים ליכולת אירובית וגם אימונים להצלחה בהם, דורשים השקעת מאמץ לאורך זמן, הן במבחן עצמו והן בהכנות אליו. גם הצלחה בלימודים מושפעת מהשקעת זמן בלמידה שלעיתים גם כרוכה באתגרים אינטלקטואליים לא פשוטים כמו התעקשות לפתור תרגילים קשים. לעומת זאת, מבחנים לפיתוח כוח נמשכים זמן קצר בלבד, במקרה של המחקר הנוכחי, שניות ספורות. לתלמידים קל יותר להגיע להישג הטוב ביותר עבורם במבחנים כמו קפיצה לרוחק מהמקום וכוח לחיצת כף יד מאשר במבחן ביפ הדורש השקעת מאמץ הולך ומתגבר לאורך מספר דקות. סביר להניח שהתלמידים המשקיעים מאמץ כדי להגיע להישג הטוב ביותר עבורם במבחן הנמשך מספר דקות, כמו מבחן ביפ, הם תלמידים שרגילים להשקיע מאמצים גדולים גם בשטחים אחרים של החיים.

ממוצעי מבחן ביפ במחקר זה הם נמוכים מאד. הממוצע של הבנות הוא 2.84 שלבים, כלומר כ-21 קטעים של 20 מטר. הממוצע של הבנים הוא 4.54 שלבים, כלומר כ-35 קטעים. לפי מחקר שפורסם ב-2017 וליקט תוצאות מ-30 מדינות באירופה, אחוזון 50 לבנים היה 45 קטעים בגיל 12, 49 קטעים בגיל 13 ו-55 קטעים בגיל 14. אצל הבנות אחוזון 50 במבחן ביפ היה 32 קטעים, מגיל 12 ואילך.

גם ממוצעי הקפיצה לרוחק מהמקום במחקר זה נמוכים מהערכים שחושבו באירופה. הממוצע לבנים במחקר זה היה 1.53 מ' והממוצע לבנות היה 1.32 מ'. אחוזון 50 לבנים באירופה היה 1.61 מ' בגיל 12, 1.70 מ' בגיל 13 ו-1.81 מ' בגיל 14. אצל הבנות הערכים היו 1.47 מ' בגיל 12, 1.50 מ' בגיל 13 ו-1.52 מ' בגיל 14 (ראו מקור מספר 2).

מקורות:

1.Martín-Acosta, F., Sánchez-Oliva, D., Bandera-Campos, F.J. et al. Longitudinal and reciprocal relationships between physical activity, physical fitness, executive functions, and arithmetic fluency in adolescents. Int J Behav Nutr Phys Act (2026). https://doi.org/10.1186/s12966-026-01973-2

2.Tomkinson GR, Carver KD, Atkinson F, et al European normative values for physical fitness in children and adolescents aged 9–17 years: results from 2 779 165 Eurofit performances representing 30 countries Br J Sports Med Published Online First: 30 November 2017. doi: 10.1136/bjsports-2017-098253

יש לך שאלה למומחים של המרכז האקדמי לוינסקי-וינגייט? אין צורך להתבייש, רק ללחוץ כאן