研究記事

発達性協調運動障害児における学校ベースの身体トレーニングが認知機能および身体的適応能に及ぼす影響

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DOI：

10.3791/70168

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2026年9月1日

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1Department of Physical Education, Shanghai University of Medicine and Health Sciences

この記事について

サマリー

この対照介入研究では、発達性協調運動障害（DCD）児を対象とした12週間の学校ベースの運動プログラムが、認知機能および身体適応能に及ぼす影響を評価しました。その結果、実行機能、心的回転能力、短距離走能力、および下肢筋力において有意な改善が認められ、特にDCDの疑いがある（pDCD）児童において顕著な効果が見られました。

要約

この対照介入研究では、発達性協調運動障害の疑いがある（pDCD）子どもを対象に、12週間の学校ベースの身体トレーニングプログラムが認知機能および身体的適応能に及ぼす影響を調査しました。pDCDの子ども116名と定型発達（TD）の子ども60名を対象に、介入前後の評価を実施しました。トレーニング群（TG）とTD群はエクササイズ介入に参加し、対照群（CG）はトレーニングを受けませんでした。認知機能の評価項目には実行機能とメンタルローテーション能力が含まれ、身体的適応能の評価項目には立ち幅跳び（SBJ）、50m走、および50m×8シャトルランの成績が含まれました。ベースラインの結果では、pDCDの子どもはTDの子どもと比較して、認知能力および運動能力が有意に低いことが示されました。介入後には、グループ依存的な有意な改善が認められました。pDCDの子どもは、実行機能、メンタルローテーション能力、スプリント能力、および下肢の瞬発力において有意な向上が見られ、いくつかの領域ではTDの子どもよりも大きな認知機能の改善が認められました。これらの知見は、構造化された学校ベースの身体活動プログラムが、pDCDの子どもの認知能力および身体能力の向上に有益な役割を果たすことを支持しています。

概要

発達性協調運動障害（DCD）は、子供における顕著な運動機能障害を特徴とする神経発達疾患であり、運動スキルの習得や広範な発達機能に悪影響を及ぼします1。世界的に、学童期の子供の約5～6%がDCDに罹患しています2。精神疾患の診断・統計マニュアル（DSM-IV）の分類によれば、DCDは、余暇活動、レクリエーションイベント、および学校環境での学習課題への参加を含む、さまざまな日常業務や機能的活動の遂行困難に関連しています3。この発達障害は、多くの場合、小児期にセルフケア能力の低下や身体活動への参加減少として現れます4。運動面での困難にとどまらず、運動計画、学習、および日常的な機能に寄与するいくつかの認知領域における障害もDCDに関連していることを示す証拠が増えています。

研究者らは、DCDには予測制御の欠如が関与しており、それがエフェクターシステムに現れると提案しています5。先行研究では、DCDの子どもに重大な認知機能の欠損があること、特に空間認知と実行機能において顕著であることが示唆されています6,7,8。これらの障害は、定型発達（TD）の同年代児と比較して、時空間統合、物体の局在化、運動計画、および運動協調に影響を及ぼす可能性があります。メンタルローテーションとは、人間が空間内で物体を操作する能力であり、これらの物体が空間内で位置を変えることは、空間認知の不可欠な構成要素となります9。さらに、メンタルローテーション能力は、運動能力およびスポーツパフォーマンスの予測因子として認識されています10。したがって、メンタルローテーションのパフォーマンスを評価することは、発達性協調運動障害の疑いがある（pDCD）子どもにおける認知機能および視空間処理の欠損に関する重要な洞察を提供すると考えられます。空間認知に加えて、実行機能も、DCDの子どもにおける運動パフォーマンスや適応行動に影響を及ぼし得る認知機能のもう一つの重要な領域として注目されています。

同時に、DCDを持つ子供は実行機能にも欠陥があることが研究で示されています11。実行機能とは、注意の調節、抑制制御、ワーキングメモリ、および認知の柔軟性に関与する高次認知プロセスのことです。これらの機能は、学業成就や日常生活における機能維持に不可欠です12。しかし、DCDにおける認知機能障害に関するエビデンスは増えているものの、運動介入が定型発達（TD）の子供と比較して、pDCDの子供の実行機能および空間認知を同様に改善できるかどうかは依然として不明です。認知機能と運動機能は密接に関連しているため、これらの障害がDCDを持つ子供の身体活動への参加減少や体力レベルの低下に寄与している可能性もあります。

子どもの身体的適応能（フィジカルフィットネス）レベルは、健康状態を予測する重要な独立変数です13。近年の研究では、DCD（発達性協調運動障害）と診断された子どもは、定型発達の子どもと比較して、一般的に身体的適応能が低いことが示唆されています。Farhatらによる研究では、これらの子どもにおいて有酸素能の低下が認められ、それが肺機能の低下や筋反応の変化に関連していると考えられました14。また、pDCD（潜在的DCD）の子どもにおいて、筋持久力および全身の瞬発的動作に差があることが先行研究で報告されていますが、上半身の筋力に関する知見は一貫していません15,16。したがって、pDCDの子どもにおける身体的適応能の不足と、運動による改善との関係を理解することは、臨床的に重要です。

DCD（発達性協調運動障害）を抱える子どもにおける認知機能障害、運動機能不全、および運動による改善効果については、これまで個別の研究で検討されてきましたが、構造化された学校ベースの運動介入後に認知機能と身体適応能の結果を同時に評価したエビデンスは限られています。特に、pDCD（潜在的DCD）の子どもが、TD（定型発達）の同年代児と比較して、どの程度運動介入への反応性を示すかは十分に解明されていません。したがって、本対照介入研究では、pDCDの子どもとTDの子どもを比較し、12週間の学校ベースの運動介入が実行機能、空間認知、および身体適応能の結果に及ぼす影響を評価しました。さらに、pDCDの子どもとTDの子どもの間での介入に伴う変化を比較しました。pDCDの子どもは、介入後に認知機能および身体適応能において有意な運動関連の改善を示すものの、その改善の程度はTDの子どもに観察されるものとは異なる可能性があるという仮説を立てました。

プロトコル

本研究に関する倫理的承認は、上海交通大学医学院倫理委員会（承認番号：2021-NFC-10-150203198809）より得られた。また、本研究はClinicalTrials.govに前向きに登録された（ID：NCT06544317）。

研究対象集団およびリクルート

参加者は、上海市の3つの異なる地区にある小学校から募集されました。募集プロセスを開始する前に、研究者は子供の保護者に募集案内を配布しました。案内には、研究目的、その意義、および方法論が記載されており、同意書が同封されていました。参加に同意した保護者には、同意書への署名と、QRコードからアクセス可能なオンラインアンケートへの回答を依頼しました。アンケート項目には、発達性協調運動障害質問票（DCDQ）、ADHD評価尺度-VI、および参加者のその他の人口統計学的情報が含まれていました。アンケートの回答は研究チームのみが閲覧可能とされました。また、保護者からの問い合わせに対応するため、フォームには主任研究者の連絡先が記載されていました。

本研究には、合計2,761人の児童とその親がボランティアとして参加した。まず、児童を対象に発達性協調運動障害質問票（DCDQ）17,18を用いてスクリーニングを行った。教師による評価に基づき、pDCDである可能性があり、かつ知的または認知的障害の兆候が見られない児童が詳細評価の対象として選出された。その後、これらの候補者はMovement Assessment Battery for Children, Second Edition19を用いた評価を受けた。スクリーニングの結果、合計194人の児童がpDCDの候補として特定された。適格基準を満たさなかった78人の児童を除外した後、116人の児童がpDCDの study criteria を満たし、アウトカム評価に関与しない独立した研究者がコンピュータによる乱数割り付けを用いて、トレーニング群（TG; n = 58）または対照群（CG; n = 58）にランダムに割り付けた。割り付け結果は、ベースラインおよび介入後のテストにおいて、アウトカム評価者に秘匿された。さらに、比較群として、性別を一致させた定型発達児（TD; 平均年齢 10.35 ± 1.87 歳; 男子48人、女子12人）のグループを組み入れた。TG群とTD群は12週間の身体トレーニングプログラムに参加し、CG群はトレーニング介入を行わなかった。本研究のデザインおよび実験ワークフローの全体的な概略図を Figure 1 に示す。

適格基準

pDCD（発達性協調運動障害）児群の採用基準は以下の通りとした：(1) DCDQスコアが以下の通りであること：8～9歳： < 56点；10～12年： < 58点であること、(2) Movement Assessment Battery for Children, Second Edition (MABC-2) を用いて運動上の問題が認められること（MABC-2の少なくとも1つのサブ項目においてパーセンタイル順位が15%未満であること）、(3) 年齢が9歳から11歳（小学生）であること、(4) 学校の記録、保護者、または教師により、知的障害、神経疾患、あるいは臨床的に診断された認知機能障害があることが判明している児童は除外した、(5) 保護者による他の神経発達症（ADHDなど）の報告や既往歴がないこと。検査前に、研究者は保護者がAttention Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) Rating Scale-VIに記入したことを確認した。20ADHDの確立されたスクリーニング基準に従い、ADHD Rating Scale-VIのスコアが年齢および性別で調整された98パーセンタイルのカットオフ値を超えた子どもは、参加から除外された。21TD群に含まれる子どもたちは、ADHD、神経疾患、知的障害、またはその他の神経発達症の欠如を含む、pDCD群に適用されたものと同じ除外基準をさらに満たしていた。

Movement Assessment Battery for Children 第2版（MABC-2）は、3～16歳の子どもを対象として設計されています19。本テストは、微細運動制御、粗大運動スキル、バランス、および関連機能を含む、幅広い能力を評価する8つの特定のタスクで構成されています。各タスクで算出された粗点は、子どもの年齢に基づいて標準化されます。これらの標準化得点を3つのサブコンポーネントで合算し、運動サブドメインスコアを算出します。スコアが高いほど、運動協調性が高いことを示します。MABC-2は、高い内部一貫性（α = 0.90）と信頼性の高い再テスト合計スコア（ICC = 0.97）を示しており22、さらに運動障害を特定するための識別妥当性も実証されています23。

ランダム化およびグループ割り当て

Edinburgh Handedness Scale24を用いて評価した結果、すべての子供は右利きであった。最終的な分析には、pDCDの子供116名（男子98名、女子18名）と、TDの子供60名（男子48名、女子12名）が含まれた。参加者のスクリーニング、適格性評価、ランダム化、およびグループ割り当てに関する詳細は、「研究対象集団およびリクルート」の項に記載されており、図1にまとめられている。

評価担当者および盲検化

本研究の実験設定は、標準的な評価ツールであるMABC-2に従って慎重に設計され、実験者はトレーニングを受けたライセンス保持の研究者が担当した。研究全体は、pDCDのトレーニング経験を持つスポーツリハビリテーションの専門家との協議および協力のもとで実施された。本研究におけるコーチおよびトレーナーは、5年以上の指導経験を持つ体育教師であった。各グループには10人の児童が配属され、トレーニング中は1人のコーチが動作を説明し、2人が児童のケアにあたった。2つのテストにおける参加者が同一であることを保証するため、すべてのテストに5名の理学療法学部の学部生が立ち会った。認知機能および身体適応能テストを担当したアウトカム評価者は、参加者のグループ割り当てについて盲検化された。運動介入の性質上、トレーニングセッションを監督するコーチを盲検化することは不可能であった。

試験スケジュール

すべての事前テストは、子供たちがエクササイズ介入を開始する前の3日以内に完了し、事後テストは、最後のトレーニングセッション後（グループのトレーニング期間に応じて）の3日以内に完了した。本研究では、前向き対照介入デザインを用いた。

手順

本研究では、介入前後に認知能力および身体適応能の評価を176名の参加者（pDCD児116名および定型発達児60名）に対して実施しました。運動スキルトレーニングプログラムについては、表1を参照してください。週3回、12週間にわたり、放課後に90分間の身体トレーニングセッションを連続して実施しました。各セッションは20分間のウォーミングアップから始まり、続いて向上させるべき特定のスキルを標的とした3〜4つのタスク（有酸素トレーニング、レジスタンストレーニング、運動スキルおよびバランス活動、ストレッチおよび柔軟性エクササイズ、体幹筋力および姿勢エクササイズ）を60分間行い、最後に10分間のクールダウンで締めくくりました。子どもたちは、それぞれ8名から12名で構成される6つのグループに分けられました。介入プログラムはセッション間で標準化され、参加者の許容度および運動能力に応じて段階的に調整されました。運動強度は、指導にあたる体育教師がセッションの完了状況および参加状況を監視することでモニタリングしました。介入期間中の出席状況を記録しました。

試験手順および計測機器

身体適応能および人体計測

立位 走り幅跳び（SBJ）、50 m 走、および 50 m × 8 シャトルランの3つの体力テストを実施した25。生徒には、立位からスタートし、全力で 50 m 走を完走するように指示した。テストは2回行い、 fastest の結果を記録した。SBJテストは、下肢の瞬発力を測定するために平坦な場所で実施した。シャトルランは、子供の速度、敏捷性、および持久力を評価するために用いられた26。子供たちは、2点間をできるだけ速く往復するように指示された。参加者の身長は身長計を用いて 0.1 cm 単位で測定し、体重は同装置を用いて 0.1 kg 単位で測定した。子供たちは靴を脱ぎ、軽い制服を着用した状態で体重を測定し、すべての身体計測は、トレーニングを受けた同一の評価者が実施した。

認知機能

認知タスクはコンピューター化され、標準化された実験室環境で実施された。各試行において、反応時間と回答の正確性が記録された。参加者は正式なテストの前に、慣らし試行を行った。刺激の提示順序は、試行間でランダム化された。

心的回転タスク

子どもたちは、体を動かさず、静止した視点から視覚刺激を精神的に操作して物体ベースの変換を適用するという、物体ベースの心的回転戦略を用いるよう指示された27。「キリン」の2枚の画像が同時に提示され、左側の画像を主焦点として固定し、右側の画像で角度または鏡像の違いを表示させた。角度の差は0°、60°、120°、または180°に設定した。子どもたちは、2つの画像が同一であるかどうかを、できるだけ速く正確に判断するよう求められた。

修正ストループ課題

2つの条件（命名（非実行）および実行）を用いたコンピュータ上の修正ストループ課題を実施した28。命名条件では、画面に色付きの「XXX」を表示し、表示された色に対応するキーを押すよう子供たちに指示した。実行条件では、青または赤の妨害色を持つ漢字を提示し、文字の意味ではなく、文字の色に一致するキーを押すよう指示した。色と意味が一致する場合を一致条件、一致しない場合を不一致条件と定義した。

統計解析

身体能力分析

学校ベースの運動介入の有効性を判断するため、3つのグループ（TG、CG、TD）による事前および事後テストの測定値を用い、各変数について混合デザイン分散分析（ANOVA）を実施した。体力テストでは、結果を分析するために3 × 2（グループ［TG、CG、TD］× 時点［ベースラインおよび介入後］）の混合デザイン反復測定ANOVAを用いた。また、介入前後の各グループの結果を評価するために対応のあるt検定も用いた。ANOVAで有意な効果が認められた後、ポストホックのグループ間ペア比較を行った。

統計的仮定

データの分布の正規性はShapiro–Wilk検定を用いて評価し、分散の均一性はLevene検定を用いて評価した。反復測定因子の球形仮定についてはMauchly検定で検討し、球形仮定が棄却された場合にはGreenhouse–Geisser補正を適用した。

認知タスク分析

子供の認知タスクにおける反応時間および正答率のデータを収集するために、コンピュータ化された認知テスト用ソフトウェアを使用した。すべての誤答試行および3標準偏差を超える試行は、外れ値として除外した。各群のストループタスクにおけるRTおよび正答率を検討するため、3 × 2 × 2の混合計画ANOVA（群［TG、CG、TD］× 時点［ベースラインおよび介入後］× 2つの条件［非実行条件および実行条件］）による混合計画分析を実施した。メンタルローテーションタスクでは、反応時間およびエラー率の変数を評価するため、3 × 2 × 4の混合計画ANOVA（群［TG、CG、TD］× 時点［ベースラインおよび介入後］× 角度差［0°、60°、120°、または180°］）を実施した。有意な交互作用または群の効果が認められた場合には、必要に応じてポストホックのペア比較を行った。正式な実験の前に、子供たちにテスト手順を周知させ、規定回数の練習を行わせた。正解率が75%に達した時点でテストを開始したが、すべての条件において、2群間に正解率の顕著な差は見られなかった。最終的に、研究者は有意水準をp < 0.05に設定した。 効果量は部分エータ二乗（η2）を用いて報告した。研究者は統計解析ソフトウェアを用いて、すべてのデータを解析および統計的に比較した。

結果

参加者の特性

本研究により、pDCD群とTD群の間でMABC-2およびDCDQのスコアに有意な差があることが示されました。予想通り、事後解析の最小有意差（LSD）検定の結果、TGとTDの間には有意な差が認められましたが、TGとCGの間には有意な差は認められませんでした（表2）。

介入の遵守とコンプライアンス

12週間の介入期間中、出席状況と参加率がモニタリングされました。トレーニング群の参加者は介入プロトコルに対して高い遵守率を示し、平均出席率は92.3%でした。合計53名の参加者（91.4%）が、予定されていたトレーニングセッションの90%以上を完了しました。介入に関連する有害事象は報告されませんでした。

実行機能の結果

表3は、実行機能タスク条件における反応時間（RT, ms）の結果をまとめたものであり、RT値が低いほどタスクパフォーマンスが良いことを示しています。実行機能の分析結果では、時間 × 条件 × 群（F(4, 346) = 12.49, p < .001, η2 = 0.13）、時間 × 群（F(2, 173) = 16.26, p < .001, η2 = 0.16）、時間 × 条件（F(2,346) = 38.06, p < .001, η2 = 0.18）、および条件 × 群（F(4,346) = 62.02, p < .001, η2 = 0.42）の相互作用が有意でした。また、時間（F(1, 173) = 50.67, η2 = 0.23）、条件（F(2,346) = 1824.61, p < .001, η2 =0.91）、および群（F(2, 173) = 100.64, p < .001, η2 = 0.54）の主効果が有意でした（表3）。正答率はすべての実行機能条件において95%を超え、群間に有意な差は見られなかったため、RTの結果のみを提示しています。全体として、介入後に反応時間が短縮し、実行機能のパフォーマンスが向上したことが示され、pDCDトレーニング群の小児は、トレーニングを受けなかった小児よりも大きな改善を示しました。

精神回転の結果

表4は、4つの角度差条件（0°、60°、120°、180°）における反応時間（RT, ms）の結果を示しており、RT値が低いほど精神回転（メンタルローテーション）のパフォーマンスが速いことを示しています。精神回転の分析結果では、「時間 × 角度差 × 群」（F(6, 519) = 14.10, p < .001, η2 = 0.14）、「時間 × 群」（F(2,173) = 43.09, p < .001, η2 = 0.33）、「時間 × 角度差」（F(3, 519) = 45.75, p < .001, η2 = 0.21）、および「角度差 × 群」（F(6,519) = 32.91, p < .001, η2 = 0.28）の交互作用が有意でした。また、時間（F(1, 173) = 151.68, p < .001, η2 = 0.47）、角度差（F(3,519) = 695.63, p < .001, η2 =0.80）、および群（F(2, 173) = 486.34, p < .001, η2 = 0.85）の主効果が有意でした（表4）。正答率はすべての角度差条件において高く維持され、群間での有意な差は見られませんでした。そのため、精神回転パフォーマンスの主要な指標としてRTを報告しています。pDCD児は、介入後にすべての角度差条件で精神回転パフォーマンスの有意な改善を示し、特に120°と180°で最大の改善が観察されました。これらの改善にもかかわらず、介入後のパフォーマンスはTD児よりも低いままでした。

身体的適応能の結果

体力測定に関して、50 m走の結果では、群の主効果（F(2, 173) = 96.71, p < .001）および時間の主効果（F(1, 173) = 9.54, p = .002）が有意でした。しかしながら、時間 × 群の相互作用（F(2, 173) = 1.37, p = .257）は有意ではありませんでした。これらの結果は、参加者全体の走力は時間経過とともに向上したが、その向上幅に群間での有意な差はなかったことを示しています。

SBJテストの結果、時間の主効果（F(1, 173) = 63.81, p < .001）および群の主効果（F(2, 173) = 84.12, p < 0.001）に加え、有意な時間 × 群の相互作用（F(2, 173) = 20.20, p < .001, η2 = 0.19）が認められた。この有意な時間 × 群の相互作用は、下肢の爆発的筋力の変化が群によって異なり、運動介入を受けた参加者においてより大きな改善が見られたことを示している。

50 m × 8 シャトルランでは、時間の主効果に有意な差が認められ（F(1, 173) = 5.70, p = 0.018）、参加者全体で緩やかな改善が示された。しかし、群の主効果（F(2, 173) = 2.52, p = 0.083）および時間 × 群の相互作用（F(2, 173) = 1.72, p = 0.183）はいずれも統計的有意性に達しなかった（表 5）。時間の経過とともに緩やかな改善は見られたが、本介入によって心肺持久力の群間における有意な差は得られなかった。

全体として、本研究の結果は、pDCDの子供たちがTDの子供たちよりもベースラインにおける認知能力および身体的適応能が有意に低いことを示した。12週間の学校ベースの運動介入後、実行機能、メンタルローテーション能力、スプリント能力、および下肢爆発的筋力において有意な改善が認められた。トレーニング群は、対照群よりも複数の認知能力アウトカムにおいて大きな改善を示し、この集団に対する構造化された運動プログラムの潜在的な有用性が裏付けられた。

データの利用可能性：

人口統計学的情報、スクリーニングおよび運動機能評価データ、認知タスクの結果、身体適能性の指標、グループ割り当て変数、および報告された解析に用いられた介入後の結果を含む、本研究の知見を裏付ける匿名化された参加者レベルのデータは、合理的な要求があれば責任著者から入手可能です。

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図 1. 被験者の募集、適格性スクリーニング、グループ割り当て、12週間の運動介入、認知機能および身体適能評価、ならびに介入前後の評価ワークフローの全体的な概略図。ここをクリックして、この図の拡大版を表示してください。

ドメイン活動例
運動スキルa) コーンの間を往復走行し、バックキックを伴う走行およびハイニー走行を行う。
b) "ハンカチ投げ" （子供たちが円になり、追いかけっこをする）
c) 障害物の乗り越え、連続バニーホップ。
バランス能力d) マークされた線に沿って歩く
e) 平均台での歩行、つみき歩行
f) 後ろ向きに歩く
操作スキルg) その場でのボール打ち（バスケットボール、ソフトバレーボール、テニス）
h) 3種類の異なるボール（バスケットボール、ソフトバレーボール、テニスボール）を指定されたエリアに投げる
i) サッカーボールを足でドリブルして往復する、バスケットボールを手で弾ませる、またはラケットを使ってボールを打ちながら走る

表1： 運動カテゴリー、セッション構成、および介入期間中に実施された代表的な身体活動を含む、12週間の学校ベースの運動スキルトレーニングプログラムの概要。

群 (n)TG (58)TD (60)CG (58)p-v値F
MABC-2スコア 55.81 ± 9.2677.48 ± 8.49**55.78 ± 8.21＜.00126.52
DCDQ49.31 ± 5.3663.52 ± 7.31**49.12 ± 5.76＜.00312.4
身長（cm）139.81 ± 12.64138.19 ± 9.78*136.82 ± 8.720.062.78
重量（kg）31.21 ± 9.7429.77 ± 9.4130.14 ± 4.720.181.74
BMI (kg/m²）2)17.73 ± 2.9316.35 ± 3.3016.87 ± 2.410.910.09
注：値は平均値である ± 特に断りのない限り、標準偏差を示す。身長はセンチメートル（cm）、体重はキログラム（kg）、BMIはkg/m²で報告する。²TG = トレーニング群；CG =  対照群；TD = 定型発達；d = Cohenのd；DCDQ  = 発達性協調運動障害質問票；BMI = 体格指数
* = p < .05; ** = p < .001であり、TG群と比較して有意な差が認められた。

表 2：トレーニング群（TG）、コントロール群（CG）、および定型発達（TD）群の参加者のベースラインの人口統計学的および臨床的特性。

条件 事前テスト事後テストp値t統計量
命名 トリグリセリド565.42 ± 35.72544.51 ± 33.84< 0.0013.05
TD545.52 ± 32.84**536.95 ± 40.570.271.12
CG559.91 ± 49.52562.25 ± 41.96*0.16-1.43
不一致なトリグリセリド1860.87 ± 390.31 1505.80 ± 271.45< 0.0014.54
TD1442.83 ± 383.33** 1178.13 ± 383.33**< 0.001 6.54
CG1904.61 ± 420.061919.83 ± 420.72**0.38-0.87
一致するトリグリセリド1734.47 ± 392.081303.35 ± 381.13< 0.0015.48
TD1159.97 ± 271.13**938.83 ± 163.98** < 0.0015.49
CG1712.46 ± 411.181718.60 ± 401.11**0.85-0.19
注：数値は反応時間（RT、ミリ秒）を表し、平均値として提示している。 ± 標準偏差（SD）。RT値が低いほど、実行機能タスクのパフォーマンスが良いことを示す。TG = トレーニング群、CG =  対照群；TD = 定型発達；d = Cohenのd；CI = 信頼区間；  pre = 介入前、post = 介入後。
* = p < .05; ** = p < .001であり、TG群と比較して有意な差が認められた。

表 3：トレーニング群（TG）、対照群（CG）、および定型発達（TD）群における介入前後の実行機能タスクの結果

条件グループ事前テスト事後テストp値T
0°トリグリセリド2524.24 ± 677.432255.19 ± 624.690.032.26
TD1849.32 ± 390.75**1817.57 ± 449.13**0.710.38
CG2604.74 ± 669.402590.95 ± 604.21**0.710.37
60°トリグリセリド3416.48 ± 748.343150.31 ± 492.060.032.29
TD2477.35 ± 410.01**2325.48 ± 342.86**0.032.3
CG3416.31 ± 721.143392.17 ± 706.17**0.221.25
120°TG5020.02 ± 759.274035.16 ± 503.58<0.0017.72
TD2926.47 ± 519.12**2804.63 ± 448.48**0.032.17
CG4898.71 ± 658.684867.28 ± 625.63**0.420.82
180°TG5708.78 ± 905.234449.52 ± 549.37<0.0019.31
TD3847.85 ± 618.87**2797.72 ± 438.22**<0.0011.68
CG5693.24 ± 999.675624.28 ± 934.70**0.11.66
注：数値はメンタルローテーション課題中の反応時間（RT、ミリ秒）を示しており、平均値で表示している。 ± 標準偏差（SD）。RT値が低いほど、心的回転のパフォーマンスが速いことを示す。TG = トレーニング群；CG = 対照群；TD = 定型発達。
* = p < 0.05; ** = p < TG群に対して0.001（事後比較）。

表 4：トレーニング群（TG）、対照群（CG）、および定型発達（TD）群における、異なる角度差条件下での介入前後のメンタルローテーション課題のパフォーマンス結果。

条件 事前テスト事後テストp値T
50m走  TG11.14 ± 1.0810.96 ± 0.940.032.21
TD9.32 ± 0.59**9.11 ± 0.58**0.022.32
CG11.17 ± 1.1511.15 ± 0.98*0.570.57
垂直跳び幅跳びテストTG0.91 ± 0.161.34 ± 0.31＜.001-7.49
TD1.26 ± 0.28** 1.42 ± 0.26**＜.001 -3.78
CG0.91 ± 0.150.91 ± 0.16**0.4-0.85
50 m × 8回シャトルランTG2.08 ± 0.252.05 ± 0.190.490.69
TD2.03 ± 0.251.98 ± 0.24 ＜.0014.23
CG2.11 ± 0.232.10 ± 0.230.32-0.19
注：値は平均値で示している ± 標準偏差（SD）。50m走は秒（s）、立ち幅跳びはメートル（m）、50m × 8回シャトルランの時間（分）。スプリントテストおよびシャトルランテストでは値が低いほどパフォーマンスが良く、立ち幅跳びでは値が高いほどパフォーマンスが良いことを示す。TG = トレーニング群、CG =  対照群; TD = 定型発達; d = Cohen's d; CI = 信頼区間;  pre = 介入前；post = 介入後。
* = p < 0.05; ** = p < TG群との比較で0.001（事後比較）。

表 5： 研究グループにおける介入前後の、立ち幅跳び、50 m 走、および 50 m × 8 シャトルランを含む体力測定の結果。

ディスカッション

本研究では、pDCD児とTD児における抑制機能、心的回転、および運動スキルを比較しました。同時に、同一の12週間の学校ベースの運動介入プログラムに参加した後、それぞれの機能におけるこれら2群のパフォーマンスの変化を比較しました。その結果、運動介入前において、pDCD児の認知機能はTD児よりも低く、特に大きな心的回転角度および高度な抑制を必要とするタスクでその傾向が顕著であることがわかりました。運動テストにおいては、長距離走行に加えて、介入前には他の項目においてもpDCD児とTD児の間に有意な差が認められました。12週間の学校ベースの運動介入後、両群ともに改善が見られ、特に選択した認知指標においてpDCD児に大きな改善が示されました。

他の研究結果と同様に、ベースラインデータでは、pDCDの子どもは認知機能がより低く、タスクの成績も劣っていた。Mazieroの研究では、DCDの子どもは視空間作業記憶に困難があることが示されている29。Sartoriらの研究では、DCDの子どもは抑制制御タスク（Go/No-GoアプリおよびHayling Part Bテスト）、特に運動反応と言語反応の両方を必要とするタスクにおいて、TDの子どもよりも有意に成績が低い傾向があることが報告されている。先行研究では、DCDの子どもに観察される抑制制御の低下は、言語および運動処理に関与する神経ネットワークの機能的な違いに関連している可能性が示唆されているが、本研究ではこれらのメカニズムを直接的に評価してはいない30。また、これまでの神経画像研究および行動研究において、DCDと視空間統合、抑制制御、および運動自動化の障害との関連が報告されており、これらが本研究で観察された認知および運動タスクの成績低下を部分的に説明している可能性がある31,32,33,34。

本研究では、pDCD児の空間能力についても検討し、その結果は我々の予想と一致していた。pDCD児はすべての角度における精神的回転タスクで成績が低かった。介入後に有意な改善が見られたものの、特に大きな角度において、彼らのパフォーマンスはTD児よりも低いままであった。また、本研究により、精神的回転のパフォーマンスは角度差によって変動し、両群ともに角度差が大きいほど反応時間が長くなることが示された。運動介入によってすべての角度差でパフォーマンスが向上したが、pDCD児において反応時間の最も大幅な短縮が認められたのは120°および180°であった。先行研究35と同様に、両群において角度差の増加に伴い反応時間が延長した。介入後、pDCD児はすべての角度差において反応時間の有意な短縮を示し、120°および180°で最大の改善が見られたが、それでもパフォーマンスはTD児より劣っていた。これらの知見は、pDCD児とTD児の間で空間処理戦略に違いがあることを示唆している可能性があるが、その基礎となるメカニズムを本データから特定することはできない。成人の研究において運動パフォーマンスと密接に関連している空間能力は、運動技能において極めて重要な役割を果たす10。これまでの研究では、閉ループフィードバック処理および視空間情報の統合における困難が、DCD児の運動および認知上の課題に寄与している可能性が提案されているが、本研究ではこれらのプロセスを直接的に評価していない。DCD児は時空間統合に欠陥があり、物体の空間的な方向や速度について誤った判断をすることが多く、空間表現能力はしばしば同年代の子どもたちよりも劣っている36。同様に、Jouiraらは、認知タスクの要求度が姿勢制御および運動パフォーマンスに有意に影響することを実証し、神経発達障害を持つ人々における認知処理と運動機能の密接な相互作用を強調している37。

先行するニューロイメージング研究では、運動イメージおよび予測制御タスクの実行中に、DCD児において前運動野、頭頂葉、および小脳領域の活性化に変化があることが報告されています38,39。このような知見は、本研究で観察された認知的な差異に対する潜在的な説明となる可能性がありますが、神経生理学的なメカニズムは直接的に評価されていません。したがって、pDCD児における運動に関連した認知機能改善の根底にあるメカニズムについては、さらなる調査が必要です。

DCD児を対象とした運動介入に関する先行研究では、運動が彼らに好影響を与えることが示されています。Ludygaは、運動はもともと実行機能を正常化させるのではなく、促進させると考えられていたことを指摘しています。とはいえ、実行機能が低い個体は、定期的な運動によってそれを正常化できることを示唆する研究が増えています40. したがって、この種の介入後に実行機能の改善が見られるのは、認知パフォーマンスが平均以下である子どもや青年のみであると考えられます。同様の研究では、ADHDの子どもは、同年代の子どもと比較して運動から得られるメリットが大きいことが示されています41。実行機能不全のある子どもは、運動介入からより大きな認知的なメリットを得られる可能性があることが先行研究で報告されています。本研究では、介入後、すべての子どものパフォーマンスレベルがTD児のレベルに近づくと仮定しました。いくつかのメタ解析では、定期的な運動後に実行機能およびその他の認知機能が改善するというエビデンスが提供されています42。実行機能に関して、低難易度の実行タスクでは2群間に差はありませんでしたが、高難易度のタスクではTD群がpDCD群よりも有意に高いパフォーマンスを示しました。これらの結果は、他者の研究結果と一致しています。介入の効果は、2群間で異なるようでした。pDCD群の子どもは実行タスクにおいてのみ介入効果を示しましたが、TD群の子どもはすべてのタスクで効果を示しました。健常児によるエビデンスに基づけば、行動介入は実行機能を高めるための効果的な機会を提供します43。最近のエビデンスは、協調性ベースの運動介入が、子どもの運動能力、体力、および抑制制御に有益な効果をもたらすことをさらに支持しています。Başarırらは、未就学児における協調性ベースのトレーニングプログラム後の運動能力、体力、および実行機能の有意な改善を報告しており、構造化された身体活動介入がより広範な認知的メリットをもたらすことを強調しています44。

本研究の結果は、構造化された学校ベースの運動介入が、pDCD児の特定の認知機能のアウトカムに対して特に有益である可能性を示唆しています。先行研究では、DCDと干渉制御、運動自動化、および予測的運動処理の障害との関連が報告されています45,46,47。本研究でこれらのメカニズムを直接的に評価したわけではありませんが、これらの知見が今回の結果に対する考えられる説明となる可能性があります。運動に伴うこれらの認知機能改善の根底にあるメカニズムは、本研究では直接的に調査していません。神経生理学的評価や神経画像診断を取り入れた今後の研究により、pDCD児における運動関連の認知機能変化の根底にある生物学的メカニズムが解明されることが期待されます。

先行研究16,48,49,50と同様に、pDCDの子供はTDの子供よりもベースラインの身体能力が低いことが示されました16,49,50。心肺機能は50 m × 8シャトルランを用いて評価されました。群間に記述的な差は認められたものの、全体的な群の効果は統計的に有意ではありませんでした。子供たちが運動から依然として利益を得られることは明らかであり、より顕著な差を得るためには、広場や遊び場などの屋外活動にさらに取り組む必要があります。SBJテストは、筋力を測定するための多くの国際的なフィットネスバッテリーで一般的に使用されており51、子供の下肢筋力を評価するための有用なツールです52。

本研究において、pDCD群はTD群よりも一貫して成績が悪く、pDCDの子どもはTDの子どもよりも筋力が低い可能性が示唆された。一方で、SBJテストには全身の協調性も必要とされるため、これがpDCDの子どもの成績が向上しない理由であると考えられる。加えて、pDCDの子どもは運動能力の指標である50メートル走において最大の向上を示した。これは、運動スキルが低い子どもはTDの子どもよりも有酸素および無酸素能が低く、筋力も低い傾向にあるとしたDenysschenの研究結果と一致している53。DCDの子どもは、学校ベースの運動介入を通じて筋力と協調性を有意に向上させることができるが、心肺持久力への効果はほとんどないことが観察された。TDの子どもでは、すべての健康およびフィットネスレベルが向上した。Denysschenの研究では、DCDの子どもとそのTDの対照群の両方で、有酸素および無酸素フィットネス、敏捷性、およびバランスが有意に向上した53。しかし、本研究におけるpDCDの子どもの心肺持久力は有意に向上しなかった。心肺持久力の改善が限定的であった要因としては、運動への慣れ、運動強度、または介入への反応性の違いなど、いくつかの要因が考えられるが、本研究はこれらの結果の具体的な原因を特定することを目的とした設計ではなかった。

本研究では、同一のコホートにおいて、構造化された学校ベースの運動介入後の実行機能、メンタルローテーション能、および身体的適応度のアウトカムを同時に検証することにより、DCDに関する現在の理解を深めています。運動能力または認知能力という単一のアウトカムに主眼を置いた多くの先行研究とは異なり、本研究の結果は、学校ベースの運動プログラムがpDCD児の認知および身体の両領域に肯定的な影響を与える可能性を示しています。

本研究には限界もある。児童の日々の身体活動の詳細な定量化が行われなかったため、身体適能および能力発達の評価に影響を及ぼした可能性がある。また、トレーニングを受けていない定型発達（TD）の対照群を設けていないため、介入効果を通常の成長に伴う変化から完全に区別することが困難である。しかし、学校ベースの運動トレーニング後の2群間の変化の差異を探索するために、本実験デザインが採用された。今後の研究では、運動の有用性をより正確に判断するために、対照群を組み込むことが考えられる。さらに、本研究では介入後のフォローアップを行っていない。介入の長期的な効果を判断するには、今後の研究においてより長期的なフォローアップが有用であると考えられる。ランダム化比較試験、神経画像ベースの研究、縦断的フォローアップデザイン、個別化された運動介入プロトコルなどの代替アプローチにより、pDCD児における認知機能および運動機能改善の根底にあるメカニズムの理解をさらに深めることができる可能性がある。全体として、本知見は、pDCD児の認知パフォーマンスと身体適能を向上させる上で、構造化された学校ベースの運動プログラムが持つ潜在的な臨床的・教育的価値を強調するものである。これらの結果は、学校のリハビリテーションおよび体育プログラムにおいて、標的に応じた運動介入を統合することを支持するものである。より大規模な多施設共同コホート、長期的なフォローアップ評価、神経生理学的測定、および個別化された介入プロトコルを組み込んだ今後の研究により、介入に関連する改善のメカニズムと持続性がさらに明らかになると期待される。

12週間の学校ベースの運動介入の結果、両群において認知機能および身体パフォーマンスの向上が認められ、特にpDCD児ではいくつかの認知機能アウトカムにおいて顕著な改善を示しました。一方で、心肺持久力アウトカムの改善は比較的限定的でした。本研究の結果は、pDCD児の認知および身体パフォーマンスを向上させる上で、構造化された学校ベースの運動プログラムが臨床的および教育的な価値を持つ可能性を強調しています。運動期間、介入環境の制限、およびDCD特化型のトレーニングプロトコルの欠如があるため、今後の研究では、pDCD児における介入関連の改善に関与する要因をより詳細に理解するために、個別化された運動プログラム、より長期間の介入期間、および追加のアウトカム指標を検討する必要があります。

開示事項

著者に開示すべき利益相反はありません。

謝辞

著者は、上海市の教育科学研究プロジェクト（助成金番号 C2022009）による資金援助に深く感謝いたします。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
ADHD Rating Scale-VIGuilford Press9781609180751行動スクリーニング
コンピュータ化認知テストソフトウェア (E-Prime v1.1)Psychology Software ToolsE-Prime 1.1反応時間評価
コーン/マーカーDecathlonTraining Marker Cone Setシャトルランのセットアップ
デスクトップ/ノートパソコンLenovo/Dell/HPN/A認知タスクの実施
発達性協調運動障害質問票 (DCDQ)CanChild Centre for Childhood Disability ResearchDCDQ’07スクリーニング質問票
デジタル体重計Seca GmbHSeca 813体重測定
エディンバラ利き手調査 (Edinburgh Handedness Inventory)N/AN/A利き手評価
巻尺Stanley Tools33-425立ち幅跳び測定
Movement Assessment Battery for Children, Second Edition (MABC-2)Pearson Assessment9780749136086運動能力評価
身長計Seca GmbHSeca 213身長測定
統計解析ソフトウェアIBMSPSS Statistics v27統計解析
ストップウォッチCasioHS-80TW-1DFスプリントタイム計測

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