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Sportmedizin 2. November 2015

Lasst sie toben

Expertenbericht: Die erste deutschsprachige Übersichtsarbeit von Längsschnittstudien zeigt deutlich den Einfluss von körperlicher Aktivität und Fitness im Schulalter auf das Lernen der Kinder.

Regelmäßige Bewegung und eine gute körperliche Fitness haben sowohl im Kindes- und Jugendalter als auch beim Erwachsenen positive Effekte auf die Gesundheit und das Wohlbefinden. Darüber hinaus werden auch die potenziellen Auswirkungen auf Bildungserfolge diskutiert. Evidenzbasierte Argumente weisen darauf hin, dass die Förderung der körperlichen Aktivität und Fitness einen hohen Stellenwert in Bildungs- und Erziehungskontexten einnehmen sollte.

Es gilt als umfassend belegt, dass regelmäßige körperliche Aktivität und eine gute körperliche Fitness im Kindes- und Jugendalter mit positiven Wirkungen für die Gesundheit und das Wohlbefinden im weiteren Lebenslauf verbunden sind. Daher sehen die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) im Jahr 2010 verabschiedeten Empfehlungen vor, dass Heranwachsende im Alter von 5 bis 17 Jahren täglich mindestens 60 min moderater bis intensiver körperlicher Aktivität nachgehen sollen. Werden diese Empfehlungen mit den Erkenntnissen aktueller epidemiologischer Studien abgeglichen, so zeigt sich, dass ein Großteil der Heranwachsenden das empfohlene Aktivitätsniveau nicht erreicht.

Neben den positiven Effekten auf die physische und psychische Gesundheit werden zudem die Einflüsse von körperlicher Aktivität auf die Leistung in spezifischen kognitiven Testverfahren evaluiert. Auch hier zeigen sich signifikante, positive Effekte, d. h. eine Optimierung der kognitiven Leistungsfähigkeit als Folge von ausreichender körperlicher Aktivität und Sport. In den letzten Jahren mehren sich zudem Studienbefunde zum Zusammenhang von körperlicher Aktivität und bildungsbezogenen Parametern wie z. B. Schulnoten, schulspezifischen Testleistungen oder dem erreichten Schulabschluss.

Frühere Studien

So konnten auf der Basis einer vom Centers for Disease Control and Prevention (CDC) durchgeführten Recherche insgesamt 43 Publikationen zum Zusammenhang von schulbezogener körperlicher Aktivität und der Schulleistung identifizieren werden, wobei die Mehrzahl dieser Studien Interventionen evaluiert haben und die „nonintervention studies“ in erster Linie ein querschnittliches Studiendesign aufwiesen. Über die Hälfte der Zusammenhänge war hier positiv, während lediglich für 1,5 Prozent der Ergebnisse negative Assoziationen berichtet wurden.

In einem weiteren, im Auftrag der WHO, durchgeführten Review ließen sich insgesamt 53 Publikationen zum Einfluss ausgewählter Gesundheitsindikatoren auf die Schulleistung und den Bildungsabschluss identifizieren. Lediglich vier der hier berücksichtigten Studien haben den Einfluss von körperlicher Aktivität untersucht und deren Ergebnisse deuten ebenfalls auf einen Zusammenhang von körperlicher Aktivität/Fitness und verschiedenen Bildungsoutcomes hin.

Einschränkend ist jedoch zu betonen, dass in den beiden Übersichtsarbeiten nur Studien bis zum Publikationsjahr 2008 berücksichtigt wurden. Zum anderen lag der Fokus hier primär auf querschnittlichen Studiendesigns, die keine kausalen Rückschlüsse auf die Wirkungsrichtung erlauben oder auf Interventionsstudien, deren Ergebnisse dadurch limitiert sind, dass sie sich jeweils nur auf die durchgeführten Verfahren und Programme beziehen und nicht generalisierbar sind.

Zudem wurde bislang die Studienqualität der Untersuchungen nicht analysiert. Dies ist jedoch notwendig, um die gewonnen Ergebnisse beurteilen zu können. Generell mangelt es ferner an differenzierten Erkenntnissen hinsichtlich der Bedeutung soziodemografischer Variablen (z. B. Alter, Geschlecht) oder auch weiterer potenzieller Drittvariablen. Allen voran ist hier der Sozialstatus zu nennen, welcher nachgewiesenermaßen einen Einfluss sowohl auf die körperliche Aktivität als auch auf den Bildungserfolg hat und somit den Zusammenhang beider Variablen moderieren oder mediieren könnte.

Ziel des vorliegenden Beitrages ist es daher, in Ergänzungen zu den oben genannten Übersichtsarbeiten und unter Berücksichtigung aktueller, längsschnittlicher Studien, den Einfluss von körperlicher Aktivität und Fitness auf Bildungsparameter systematisch zu erschließen. Die daraus zu gewinnenden Erkenntnisse sind von hoher Relevanz für die Forschung und Praxis der Gesundheitsförderung und Prävention, da ein Großteil der Interventionen zur Förderung der körperlichen Aktivität im Kindes- und Jugendalter in Bildungs- und Erziehungssettings umgesetzt wird. Zudem können nachgewiesene positive Effekte körperlicher Aktivität und Fitness im Kindes- und Jugendalter auf Bildungsoutcomes eine wichtige Legitimationsgrundlage für die Bedeutung des Sportunterrichts bzw. des Schulsports darstellen.

Selektionskriterien für Studien

Die Auswahl relevanter Studien erfolgte unter Berücksichtigung folgender Einschlusskriterien:

1. Studientyp (ausschließlich Längsschnittstudien, da diese eine Aussage bezüglich der Wirkungsrichtung von körperlicher Aktivität und Fitness auf Bildungsoutcomes ermöglichen)

2. Altersgruppe (mindestens zum ersten Messzeitpunkt im schulpflichtigen Alter)

3. Publikationszeitraum (01/2000 bis 06/2014)

4. Sprache (Deutsch und Englisch)

Mit dem Ziel einer möglichst hohen Homogenität und generalisierbarer Aussagen bezüglich des Einflusses von körperlicher Aktivität und Fitness auf Bildungsoutcomes wurden ausschließlich epidemiologische Studien berücksichtigt. Interventionsstudien (d. h. Studien, welche die Wirkung einer bestimmten Intervention evaluieren) wurden in der vorliegenden Übersichtsarbeit ausgeschlossen, da sie einen anderen Forschungsansatz verfolgen und ihre Ergebnisse oftmals nur bedingt generalisierbar sind. Darüber hinaus hätte deren Einschluss zu einer deutlich größeren Heterogenität der Studienergebnisse geführt. Das primäre Ziel der vorliegenden Untersuchung ist eine möglichst allgemeingültige Aussage bezüglich des Einflusses von körperlicher Aktivität und Fitness auf Bildungsoutcomes, die in einem weiteren Schritt zur Überprüfung der Wirksamkeit einzelner, konkreter Interventionen führen kann.

Die Bewertung der methodischen Qualität der einbezogenen Studien erfolgte in Anlehnung an eine bereits in ähnlich gelagerten Übersichtsarbeiten eingesetzte Checklist von Singh et al. (2011).

Diskussion der Ergebnisse

Auf Basis eines kriteriengeleiteten Rechercheprozesses ließen sich insgesamt 14 Längsschnittstudien identifizieren (Die Liste der einbezogenen Studiensiehe unten), von denen 8 Studien auf den Bereich der körperlichen Aktivität und 6 Untersuchungen auf den Bereich der körperlichen Fitness entfallen. Mit Ausnahme von zwei Studien weisen die Mehrzahl der Untersuchungen auf positive längsschnittliche Assoziationen von körperlicher Aktivität und Bildungsoutcomes hin. Noch eindeutiger stellt sich die Befundlage im Bereich der körperlichen Fitness dar (5 von 6 Studien mit positiven Zusammenhängen), wenngleich noch weitestgehend Unklarheit herrscht, ob die allgemeine Körperfitness oder eine bereichsspezifische Fitness (z. B. kardiovaskuläre Fitness) von besonderer Relevanz ist. Kritisch hervorzuheben ist dabei, dass sich die Mehrzahl der Studien ausschließlich auf kurzfristige Bildungsoutcomes beziehen, womit Aussagen zum Einflusspotenzial auf mittel- und langfristige Parameter nicht möglich sind.

**

Übersicht über die 14 einbezogenen Längsschnittstudien

Autor/in

Land

Dauer

Stichprobe

Ergebnis

Qualität (%)

Carlson et al., 2008

USA

6

5316

+

64

Chen, Fox, Ku, und Taun, 2013

Taiwan

3

669

+

64

Darling, Caldwell, und Smith, 2005

USA

1

2462

45

Fredricks und Eccles, 2006

USA

6

912

+

45

Haapala et al., 2014

Finnland

2

174

+

50

Kantomaa et al., 2013

Finnland

8

8061

82

Koivusilta, Rimpelä, Rimpelä, und Vikat, 2001

Finnland

4

733–753

55

Koivusilta, Rimpelä, und Vikat, 2003

Finnland

13–17

9407

+

55

Liao, Chang, Wang, und Wu, 2013

Taiwan

3

149.240

+

50

London und Castrechini, 2011

USA

3

1325–1440

+

75

Nelson und Gordon-Larsen, 2006

USA

2

11.957

+

64

Stevens, To, Stevenson, und Lochbaum, 2008

USA

5

6393–6482

+

36

Wittberg, Northrup, und Cottrell, 2012

USA

2

1725

+

55

Zeiser, 2011

USA

2

k. A.

+

36

Dauer: Durchführungsdauer der Studie in Jahren, Ergebnis: + Studie mit positiven Zusammenhängen, Studie ohne signifikante Befunde, Qualität: prozentualer Gesamtscore bzgl. der methodischen Qualität, k. A.: keine Angabe.

**

Prinzipiell bestätigen die Ergebnisse dieser Übersichtsarbeit aber die Befunde vorangegangener Publikationen. So kommen Busch et al. (2014) in ihrer Sichtung von Längsschnittstudien zu dem Ergebnis, dass die Teilnahme an sportlichen Aktivitäten einen positiven Einfluss auf Schulnoten hat. Aufgrund der berücksichtigten Drittvariablen schlussfolgern die Autoren, dass weniger die körperliche Aktivität als vielmehr die Teamkomponente einen Einfluss auf Bildungsoutcomes hat. Die Beteiligung an Mannschaftssport kann einen sozialen Aufstieg ermöglichen, welcher wiederum mit dem Erwerb bildungsrelevanter Ressourcen (Informationen, Unterstützung) einhergeht.

Partielle Unterstützung hierfür findet sich in der Studie von Darling et al. (2005), der zufolge die Beteiligung an extracurricularen Aktivitäten mit besseren Schulnoten und höheren Bildungsaspirationen verbunden war. Jedoch ließen sich zwischen sportlichen und nichtsportlichen Aktivitäten keine Unterschiede feststellen, weshalb die primären Ursachen weniger in der körperlichen Aktivität, sondern in der Stärkung der Schulverbundenheit gesehen werden.

Wichtige Drittvariablen

In der Literatur finden sich jedoch auch Befunde, welche davon ausgehen, dass die Teilnahme an Teamsport mit riskanten Verhaltensweisen (z. B. Alkoholkonsum, auffälliges Sozialverhalten) verbunden ist, die ihrerseits wiederum eine nachteilige Wirkung auf Bildungsoutcomes entfalten können. Somit stellt die Teilnahme an Teamsport keine ausreichende Erklärungsgrundlage dar. Vielmehr ist die Erklärungsbasis um kognitive und physiologische Prozesse zu ergänzen. So werden in diesem Kontext als Hypothesen unter anderem eine Steigerung der zerebralen Durchblutung (z. B. im Hippocampus) sowie elektrophysiologische Optimierungen der Informationsveränderung als Folge von ausreichender körperliche Aktivität und Sport diskutiert.

Neben dem allgemeinen Einflusspotenzial weisen die Befunde auf geschlechtsspezifische Differenzen, wobei der Einfluss von körperlicher Aktivität und Fitness auf Bildungsoutcomes für Mädchen bedeutsamer ausfällt. Neben physiologischen Mechanismen treten psychologische Erklärungen, welche davon ausgehen, dass körperliche Aktivität und Fitness mit einer Verbesserung des Selbstwertgefühls sowie einem reduzierten Ausmaß an Angst, Depression und Stress einhergehen.

Da insbesondere das Selbstwertgefühl bei Mädchen im Kindes- und Jugendalter geringer ausgeprägt ist, könnten körperliche Aktivität und Fitness für Mädchen eine größere Bedeutung für die psychische Gesundheit spielen, welche sich ihrerseits wiederum positiv auf Bildungsparameter auswirken kann. Ein weiterer Erklärungsfaktor könnte soziale Normen darstellen. So zeigen Crosnoe und Muller (2004), dass übergewichtige Mädchen aus Schulen mit einer geringen Übergewichtsprävalenz ein deutlich erhöhtes Risiko für schlechtere Bildungsoutcomes aufweisen als Heranwachsende aus Schulen mit hoher Übergewichtsprävalenz. Diese Ergebnisse deuten auf einen Stigmatisierungseffekt, welcher vermittelnd über psychische Probleme auf Bildungsoutcomes wirkt. Ob entsprechende Effekte auch im Bereich der körperlichen Aktivität und Fitness wirksam sind, ist in künftigen Untersuchungsvorhaben zu überprüfen.

Neben der möglichen Mediatorwirkung von körperlicher Aktivität stellt der sozioökonomische Status eine weitere bedeutsame Drittvariable dar, die den Zusammenhang zwischen körperlicher Aktivität/Fitness und Bildung beeinflusst oder teilweise bedingt. Diese Zusammenhänge betonen die Bedeutsamkeit des Ausbaus von Maßnahmen zur Reduktion bzw. Kompensation sozialer Ungleichheiten, wie z. B. der kostenfreie Zugang zu Sportangeboten außerhalb der Schule oder auch der Ausbau von Aktivitätsmöglichkeiten innerhalb der Schule (z. B. im Rahmen von Ganztagsangeboten oder Ferienfreizeiten).

Andererseits soll an dieser Stelle aber auch noch einmal darauf verwiesen werden, dass trotz weitgehender Homogenität zwei Studien vorliegen, welche keine signifikanten Einflüsse nachweisen konnten. Hinzu kommt die Untersuchung von Koivusilta et al. (2001), der zufolge die tägliche Teilnahme an organisierter körperlicher Aktivität und häufige wie auch seltene Beteiligung an unorganisierter körperlicher Aktivität im Zeitverlauf mit ungünstigen Bildungstransitionen verbunden war. Hinsichtlich dieses zunächst widersprüchlich erscheinenden Befundes resümieren die Autoren, dass sich übermäßig in sportliche Aktivitäten investierte Zeit nachteilig auf die Bewältigung schulischer Anforderungen auswirken könnte. Die Ergebnisse anderer Untersuchungen liefern bislang keine Hinweise, die eine solche These stützen würden, womit in zukünftigen Studienvorhaben zu überprüfen ist, ob körperliche Aktivität nur bis zu einem bestimmten Niveau positive Bildungseffekte zeitigen kann.

Heterogene Qualität der Studien

Von besonderer Relevanz ist, ob die methodische Qualität der Untersuchungen ein mögliches Risiko für Verzerrungen der einzelnen Studienergebnisse darstellen kann. Wie vorangehend berichtet, ist die methodische Qualität der in diesem Review einbezogenen Studien äußerst heterogen und nimmt eine prozentuale Spannweite von 36–82 Prozent ein, wobei lediglich zwei Studien eine hohe methodische Qualität und weitere sechs Studien eine geringe methodische Qualität aufweisen. Differenziert nach Studien mit signifikanten und nichtsignifikanten Einflüssen lassen sich jedoch keine gravierenden Unterschiede in der methodischen Qualität feststellen.

Während die methodische Qualität im Bereich „körperliche Aktivität“ bei jeweils 50 Prozent liegt (Studien mit signifikanten versus nichtsignifikanten Ergebnissen), finden sich im Bereich „körperliche Fitness“ geringe Abweichungen. Letztere sind vor allem darauf zurückzuführen, dass die einzige Studie, die keine signifikanten Einflüsse nachweisen konnte, gegenüber den Studien mit signifikanten Einflüssen, die höchste methodische Qualität aufweist.

Daraus zu schlussfolgern, dass der Einfluss von körperlicher Fitness auf Bildungsoutcomes aufgrund der geringeren methodischen Qualität überschätzt wird, scheint uns aufgrund der geringen Anzahl an Studien mit nichtsignifikanten Ergebnissen nicht zulässig. Vielmehr ist zu fordern, dass zukünftige Studien bereits im Rahmen ihrer Planung die von Singh et al. (2011) oder auch von anderen Autoren aufgestellten Qualitätsindikatoren stärker berücksichtigen. Besondere Beachtung sollte hierbei vor allem die psychometrische Qualität der eingesetzten Messinstrumente erfahren, über die oftmals wenig Auskunft gegeben wird. So ist unklar, ob die eingesetzten Verfahren die abhängigen sowie unabhängigen Variablen überhaupt wie intendiert erfassen (Validität) bzw. inwiefern die hierdurch erfassten Messwerte frei von Störvariablen und Messfehlern sind und bei wiederholten Messungen zu konsistenten Ergebnissen führen (Zuverlässigkeit bzw. Reliabilität).

Fazit und weiterführende Implikationen

Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass körperliche Aktivität und Fitness nicht nur aus gesundheitswissenschaftlicher Sichtweise, sondern auch hinsichtlich des Schul- und Bildungserfolgs von zentralem Stellenwert sind. Elf der hier untersuchten 14 Studien verweisen auf positive Einflüsse, zwei Studien zeigen keine signifikanten und eine Studie negative Einflüsse von körperlicher Aktivität/Fitness auf Bildungsoutcomes.

Für die Praxis der Gesundheitsförderung und Prävention hat das zur Folge, dass schulische Interventionen zur Förderung der körperlichen Aktivität und Fitness stärker als bislang mit den schulischen Kernfeldern zu verknüpfen sind. Hierdurch lassen sich positive Effekte auf die Implementation erwarten, da Lehrkräfte dann entsprechende Maßnahmen nicht als zusätzliche Aufgabe begreifen, sondern als Ressource erfolgreicher Bildungsprozesse und somit als Teil des Kernauftrages von Schulen.

Der Mangel an deutschsprachigen Studien zum Zusammenhang von körperlicher Aktivität/Fitness und Bildung offenbart ein deutliches Forschungsdefizit. Um zu überprüfen, ob die Ergebnisse der mehrheitlich in Nordamerika durchgeführten Studien auch für den deutschen Sprachraum Gültigkeit besitzen, sind hierzulande vermehrt längsschnittliche Forschungsaktivitäten zu unternehmen. Dabei sind die im Rahmen der Qualitätsprüfung festgestellten methodischen Mängel unter anderem durch den Einsatz valider und reliabler Instrumente zur Operationalisierung der abhängigen und unabhängigen Variablen zu überwinden. Hiermit einhergehend sind neben epidemiologisch orientierten Untersuchungen zukünftig vermehrt Evaluationsstudien zu unternehmen, um zu überprüfen, ob entsprechende Interventionen neben einer Gesundheits- ebenfalls eine Bildungswirksamkeit entfalten konnten. International finden sich hierzu bereits erste Befunde, welche in einer weiteren Übersichtsarbeit zusammenzufassen sind.

Die vorliegende Übersichtsarbeit liefert eine erste deutschsprachige Zusammenfassung der internationalen Studienlage zum längsschnittlichen Einfluss von körperlicher Aktivität und Fitness im Kindes- und Jugendalter auf Bildungsoutcomes. Die einbezogenen Studienbefunde basieren auf einer systematischen Recherche mit transparenten Ein- und Ausschlusskriterien.

Die Relevanz und das Innovative der vorliegenden Übersichtsarbeit liegen unter anderem darin begründet, dass sie im Gegensatz zu vorhandenen internationalen Reviews aufgrund der Anzahl an berücksichtigten Studien umfassender und durch die Trennung in körperliche Aktivität und Fitness differenzierter ist.

Ein Vorteil gegenüber anderen Reviews ist zudem der Ausschluss von Querschnittstudien, da diese keine kausalen Rückschlüsse auf die Wirkungsrichtung zwischen körperlicher Aktivität und Bildungsoutcomes erlauben. Die Erfassung der methodischen Qualität unter Berücksichtigung der Interraterreliabilität der einbezogenen Studien stellt eine weitere Stärke dar, da Längsschnittstudien zu diesem Thema bislang noch nicht methodisch bewertet und untereinander verglichen wurden.

Als weiterer wichtiger Aspekt ist an dieser Stelle anzuführen, dass soziodemografische und weitere Drittvariablen an dieser Stelle explizit in die Analyse einbezogen wurden. Diese systematische Übersicht von Längsschnittstudien bietet somit zu verschiedenen Aspekten neue und aktuelle Erkenntnisse zum Einfluss von körperlicher Aktivität und Fitness auf Bildungsoutcomes im Kindes- und Jugendalter, die eine wichtige Ergänzung zu vorausgegangen Reviews darstellen können.

Limitationen

Limitationen ergeben sich aus dem stringenten Rating der methodischen Qualität. Wurden keine Informationen zu einzelnen Indikatoren oder auch Verweise auf andere Quellen gefunden, so wurde die Bewertung „nicht erfüllt“ vorgenommen.

Da nicht ausgeschlossen werden kann, dass einzelne Indikatoren trotz mangelnder Angaben in den jeweiligen Publikationen nicht dennoch in der Studiendurchführung ausreichend berücksichtigt wurden, ist für einzelne Bereiche eine Unterschätzung der methodischen Qualität denkbar. Weitere Probleme ergeben sich aus der mangelnden Vergleichbarkeit der Einzelbefunde, welche auf den Einsatz heterogener Messinstrumente und Erhebungsmethoden zurückzuführen ist.

So wurde vor allem die unabhängige Variable (körperliche Aktivität und Fitness) zum Teil über Selbstberichte, über Fremdurteile oder in Form von objektiven Testverfahren erfasst. Darüber hinaus werden sogar innerhalb der einzelnen Studien große Varianzen für die körperliche Aktivität angeführt. So umfasst in der Studie von Carlson et al. (2008) die Kategorie „hohes Ausmaß an Sportunterricht“ eine Spannweite von wöchentlich 70–300 min.

Die kategoriale Betrachtung lässt somit keine präzisen Aufschlüsse darüber zu, welches konkrete Aktivitätsniveau (im Sinne eines Schwellenwertes) nötig ist, um positive Wirkungen auf Bildungsoutcomes zu erzeugen. Die hier skizzierten Aspekte sind in zukünftigen Detailanalysen und Studienvorhaben differenzierter zu berücksichtigen. Schließlich wurde in dieser Arbeit neben der methodischen Qualität lediglich die Anzahl an Studien mit signifikanten Zusammenhängen, nicht jedoch die Evidenzstärke berücksichtigt. Hierfür bedarf es zukünftig komplexer Best-evidence- oder auch Metaanalysen.PK

Dr. Kevin Dadaczynski ist am Zentrum für Angewandte Gesundheitswissenschaften (ZAG), Leuphana Universität Lüneburg tätig.

Prof. Dr. Stephan Schiemann ist am ZAG und der Arbeitseinheit für Sportwissenschaft an der Leuphana Universität Lüneburg tätig.

Der ungekürzte Originalartikel „Welchen Einfluss haben körperliche Aktivität und Fitness im Kindes- und Jugendalter auf Bildungsoutcomes?“ ist erschienen in „Sportwissenschaft.“ 9/2015, DOI 10.1007/s12662-015-0381-0, © Springer Verlag

 

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Kevin Dadaczynski und Stephan Schiemann, Ärzte Woche 45/2015

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