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Acute effects of aerobic exercise on inhibitory control and task-related heart rate variability in preadolescent children
This study, recently published in Physiology & Behavior, investigates the acute effects of aerobic exercise on inhibitory control in preadolescent children, with a focus on whether changes in parasympathetic activity mediate these effects.
Inhibitory control is considered a common component of executive function and reflects a person`s ability to override dominant responses to achieve a specific goal and to resist distractions. Moreover, it has a high practical relevance for performance in educational settings. For example, higher inhibitory control is linked with a better concentration on the lesson and the given task, as well as the ability to comply with the classroom rules and instructions.
Single exercise sessions have been suggested to induce transient improvements in executive function. However, meta-analytical findings suggest that, particularly for inhibitory control, preadolescence is characterized by a high heterogeneity in acute responses to exercise. The mechanisms underlying these acute effects on executive function remain poorly understood and further complicates the identification of sources of heterogeneity.
The Neurovisceral Integration Model proposes a bi-directional communication between cortical and subcortical structures, such as the dorsolateral prefrontal cortex, middle frontal gyrus, amygdala, and the heart. In this framework, heart rate variability (HRV), as an indicator of autonomic regulation, is thought to be linked to cognitive performance, particularly executive functions, and may serve as an underlying mechanism in the relationship between exercise and cognitive enhancement.
Within this study, an intervention and control group were pair-matched by age, sex and moderate-to-vigorous physical activity. 114 participants either completed a 20 min moderately-intense exercise bout on a cycling ergometer or watched a 20 min video. Prior to and after these conditions, a computer-based Stroop task was administered. During the cognitive task, heart rate variability (HRV) was measured using electrocardiography.
The results show that a single moderate-intensity cycling session leads to parasympathetic withdrawal in preadolescents. However, this change in autonomic nervous system activity does not necessarily result in post-exercise improvements in inhibitory control. Notably, in girls, the reduction in parasympathetic activity appears to serve as a pathway through which a single exercise session may temporarily enhance this aspect of executive function.
The findings contribute to the understanding of the role of the autonomic nervous system activity to exercise-induced effects on inhibitory control in preadolescents.
The full publication by Berger et al. can be found in Physiology & Behavior
Berger, M., Bruggisser, F., Schwarz, A., Leuenberger, R., Hanke, M., Gerber, M., & Ludyga, S. (2025). Acute effects of aerobic exercise on inhibitory control and task-related heart rate variability in preadolescent children. Physiology & Behavior.
Akute Auswirkungen von aerobem Training auf die inhibitorische Kontrolle und die aufgabenbezogene Herzfrequenzvariabilität bei vorpubertierenden Kindern
Diese kürzlich in Physiology & Behavior veröffentlichte Studie untersucht die akuten Auswirkungen von aerobem Training auf die inhibitorische Kontrolle bei vorpubertären Kindern und konzentriert sich dabei auf die Frage, ob Änderungen der parasympathischen Aktivität diese Auswirkungen vermitteln.
Die inhibitorische Kontrolle gilt als ein Bestandteil der exekutiven Funktionen und spiegelt die Fähigkeit einer Person wider, dominante Reaktionen zu unterdrücken, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen und Ablenkungen zu widerstehen. Darüber hinaus hat sie eine hohe praktische Relevanz für die schulische Leistung. So ist eine höhere inhibitorische Kontrolle beispielsweise mit einer besseren Konzentration auf den Unterricht und die gestellten Aufgaben sowie der Fähigkeit verbunden, den Klassenregeln und Anweisungen Folge zu leisten.
Einzelne Trainingseinheiten scheinen das Potential zu haben, die exekutiven Funktionen vorübergehend zu verbessern. Metaanalytische Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die akuten Reaktionen auf Sport, insbesondere bei der inhibitorischen Kontrolle, in der Präadoleszenz sehr heterogen sind. Die Mechanismen, die diesen akuten Auswirkungen auf die exekutiven Funktionen zugrunde liegen, sind noch immer unzureichend verstanden, was die Identifizierung der Quellen der Heterogenität weiter erschwert.
Das Neuroviszerale Integrationsmodell geht von einer bidirektionalen Kommunikation zwischen kortikalen und subkortikalen Strukturen wie dem dorsolateralen präfrontalen Kortex, dem mittleren Frontallappen, der Amygdala und dem Herzen aus. In diesem Rahmen wird angenommen, dass die Herzfrequenzvariabilität (HRV) als Indikator der autonomen Regulierung mit der kognitiven Leistung, insbesondere den exekutiven Funktionen, verknüpft ist und als zugrunde liegender Mechanismus in der Beziehung zwischen körperlicher Betätigung und kognitiver Leistungssteigerung dienen kann.
Im Rahmen dieser Studie wurden eine Interventions- und eine Kontrollgruppe nach Alter, Geschlecht und körperlicher Aktivität paarweise gematcht. 114 Teilnehmende absolvierten entweder eine 20-minütige mässig intensive Trainingseinheit auf einem Fahrradergometer oder sahen sich ein 20-minütiges Video an. Vor und nach diesen Bedingungen wurde ein computergestützter Stroop-Test durchgeführt. Während der kognitiven Aufgabe wurde die Herzfrequenzvariabilität (HRV) mithilfe einer Elektrokardiographie gemessen.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine einzige Radfahreinheit mit mittlerer Intensität bei Vorpubertierenden zu einem Rückzug des Parasympathikus führt. Diese Veränderung der Aktivität des autonomen Nervensystems führt jedoch nicht unbedingt zu einer Verbesserung der inhibitorischen Kontrolle nach dem Training. Insbesondere bei Mädchen scheint die Verringerung der parasympathischen Aktivität ein Weg zu sein, über den eine einzige Trainingseinheit diesen Aspekt der exekutiven Funktionen vorübergehend verbessern kann.
Die Erkenntnisse tragen zum Verständnis der Rolle des autonomen Nervensystems auf die durch körperliche Aktivität hervorgerufenen Auswirkungen auf die inhibitorische Kontrolle bei Vorpubertierenden bei.
Die vollständige Publikation von Berger et al. finden Sie hier.
Berger, M., Bruggisser, F., Schwarz, A., Leuenberger, R., Hanke, M., Gerber, M., & Ludyga, S. (2025). Acute effects of aerobic exercise on inhibitory control and task-related heart rate variability in preadolescent children. Physiology & Behavior.