Fisiología y ejercicio aeróbico en niños

El entrenamiento aeróbico tiene beneficios para todas las poblaciones, pero este artículo se centrará en la población más joven (ejercicio aeróbico en niños).

A continuación se proporciona información sobre las funciones pulmonar, cardiovascular y capacidad aeróbica y anaeróbica, entre otros parámetros, en niños y adolescentes (1,2).

El ejercicio aeróbico en niños, principales parámetros

Función pulmonar

En este aspecto es importante resaltar que todos los volúmenes pulmonares aumentan al llegar a la madurez física, momento hasta el cual la capacidad ventilatoria máxima y la ventilación espiratoria máxima aumentan en proporción directa al incremento del tamaño corporal durante ejercicios exigentes (1).

Además, el peso de los pulmones, número de alveolos y vías aéreas aumenta desde la infancia hasta la pubertad, lo que aumenta el área de intercambio gaseoso. Además, en reposo, el volumen tidal (cantidad de aire que es desplazado a lo largo de la inhalación y exhalación normal)  y la frecuencia cardíaca en relación al peso corporal es menor en los niños, lo que conlleva una ventilación pulmonar en reposo menor a lo largo de la infancia. Otros efectos son (2):

• Menor eficiencia respiratoria durante el ejercicio aeróbico en niños.
• Para una determinada carga submáxima de trabajo, el volumen tidal, en relación al peso corporal, cambia poco durante el crecimiento, mientras que la frecuencia cardíaca respiratoria disminuye progresivamente.
• La capacidad de difusión alveolocapilar, que es mayor en niños, aumenta bastante en ejercicio aeróbico en niños submáximos.
• La cinética de la ventilación pulmonar durante un test típico de esfuerzo progresivo es igual para adultos que para niños.
• En intensidades de trabajo ligeras y moderadas, la ventilación pulmonar aumenta en relación con el VO2 hasta aproximadamente el 60% del VO2máx, después del cual hay un aumento desproporcionado de la ventilación pulmonar por la mayor producción de CO2.
• En un ejercicio aeróbico en niños máximo, la ventilación pulmonar aumenta progresivamente con la edad hasta la edad madura (valores en relación al peso corporal, talla o superficie corporal serán los mismos en niños que en adultos).
• Para alcanzar la ventilación pulmonar máxima durante el ejercicio aeróbico en niños, estos elevan proporcionalmente más la frecuencia respiratoria que el volumen tidal en comparación con los adultos. El volumen tidal aumenta hasta los 13 años en niñas y 15 años en niños, después de esa edad los aumentos son más variables.
• No hay diferencias en la frecuencia respiratoria máxima en relación al sexo hasta la adolescencia.
• La ventilación pulmonar máxima aumenta con el entrenamiento, mientras que a intensidades submáximas desciende reflejando una mayor eficiencia ventilatoria. La frecuencia cardíaca disminuye y el volumen tidal aumenta para cualquier carga de trabajo.

Función cardiovascular

Según Wilmore & Costill y Chicharro & Vaquero (1,2):

• En reposo disminuye durante el desarrollo, siendo algo mayor en mujeres que en hombres y el gasto cardíaco es menor, en relación al peso corporal. Hay un menor gasto cardíaco en relación al peso corporal.
• En el ejercicio aeróbico en niños submáximo hay un menor volumen sistólico en niños, cuyo aumento depende del aumento del tamaño del ventrículo izquierdo (sin diferencias en la fracción de eyección entre niños prepuberales y pospuberales). Con el desarrollo del niño, el volumen sistólico aumenta y disminuye la frecuencia cardíaca en una carga determinada. Siguiendo con la frecuencia cardíaca, es similar en hombres y mujeres en la niñez pero es 3-4 latidos superior en las mujeres durante y después de la adolescencia. En la pubertad disminuye la frecuencia cardíaca tanto en ejercicios submáximos como en la recuperación, incluso en ausencia del entrenamiento físico (debido al mayor volumen sistólico al aumentar el tamaño cardíaco y volumen sanguíneo). El gasto cardíaco es menor que en los adultos en ejercicios submáximos (produciendo una menor presión arterial sistólica) teniendo como compensación un mayor aumento de la diferencia arterio-venosa que en adultos, debido a un mayor flujo sanguíneo a músculos activos. La recuperación tras el ejercicio es más rápida en niños debido a menores concentraciones de catecolaminas plasmáticas en relación a cualquier carga de trabajo en niños. Menor presión arterial y mayor flujo sanguíneo durante el ejercicio debido a menores resistencias periféricas, lo que conlleva a una menor presión arterial diastólica. La presión arterial es directamente proporcional al tamaño corporal: es menor en los niños que en los adultos, pero aumenta hasta los niveles adultos al aproximarse a los 20 años. Además, en estos ejercicios, un incremento en la diferencia arterio-venosa asegura un adecuado suministro de oxígeno a los músculos activos.
• En el ejercicio aeróbico en niños de carácter máximo, la frecuencia cardíaca máxima es mayor en niños, la cual disminuye con la edad tras la adolescencia. La frecuencia cardíaca máxima no cambia mucho durante la niñez. La frecuencia cardíaca de reserva aumenta progresivamente durante la niñez y el volumen sistólico máximo es menor en niños que en adultos debido a un menor tamaño cardíaco y volumen sanguíneo. La presión arterial máxima aumenta con la edad, más en relación con el incremento del tamaño corporal más que con la edad cronológica. En el ejercicio aeróbico en niños el aporte de oxígeno limita el rendimiento en actividades distintas a aquellas en las que el niño meramente mueve su masa corporal.

A pesar de la mayor frecuencia cardíaca, el gasto cardíaco del niño sigue siendo menor al de un adulto.

Capacidad aeróbica y anaeróbica y otros parámetros

En cuanto a la capacidad aeróbica (VO2máx), ésta es menor en los niños en comparación a los adultos, a niveles similares de entrenamiento, lo que se debe principalmente a la menor capacidad del gasto cardíaco máximo del niño.

Cuando los valores de VO2máx se expresan para reflejar las diferencias en el tamaño corporal entre niños y los adultos, hay poca o ninguna diferencia en la capacidad aeróbica.  Esta capacidad aeróbica mejora conforme lo hacen las funciones pulmonares y cardiovasculares.

El VO2máx (expresado en l/min) llega a su punto más alto a los 17-21 años en hombres y 12-15 en mujeres, después de lo cual se reduce de forma sostenida. Cuando se expresa en relación con el peso corporal, se estabiliza en los hombres desde los 6 a los 25 años, pero comienza su declive a los 13 años en las niñas.

A pesar de esto, expresar el VO2máx en relación al peso corporal puede no proporcionar una estimación precisa de la capacidad aeróbica. Estos valores de VO2máx no reflejan las ganancias significativas en la capacidad de resistencia que se observan con la maduración y el entrenamiento (2).

El menor valor del VO2máx del niño (l/min) limita la capacidad de resistencia a menos que el peso corporal constituya la principal resistencia al movimiento, como en el caso de las carreras de fondo.

Cuando se expresa en relación al peso corporal, el VO2máx del niño es similar al del adulto, aunque en actividades como carreras de fondo el rendimiento de un niño es muy inferior al de un adulto debido a las diferencias en la economía del esfuerzo.

Respecto a la capacidad anaeróbica, es menor en los niños que en los adultos, lo cual simplemente puede reflejar la menor concentración de fosfofructocinasa en los niños, la enzima clave limitadora del ritmo de la glucólisis (los niños no pueden alcanzar concentraciones de lactato como los adultos para la musculatura o en la sangre para ejercicios de intensidad máxima y supramáxima). A pesar de esto, sí se mejora con el entrenamiento.

En referencia a la potencia aeróbica máxima, el entrenamiento mejora el VO2máx en niños aunque en menor magnitud que en adolescentes y adultos, ya que parece que el volumen sistólico es el principal limitante del rendimiento aeróbico en esta edad, aunque también influye el hecho de que los niños tengan un umbral de entrenamiento más alto, por lo que deben entrenar a una intensidad relativa mayor que los adultos para conseguir los mismos efectos (1,2).

En cuanto al umbral anaeróbico en prepuberales y puberales es mayor que en adultos no entrenados debido a la baja acción de la testosterona sobre los músculos esqueléticos.

En referencia al máximo estado de lactato, los niños son capaces de realizar ejercicio a intensidades cercanas al VO2máx, sin un acumulo excesivo de lactato en sangre.

Más evidencia de los efectos del ejercicio aeróbico en niños

ACSM (3) recomienda una frecuencia de entrenamiento aeróbico diaria, con una intensidad entre moderada y vigorosa debiendo incluirse actividad vigorosa al menos 3 días a la semana.

Intensidad moderada implica notables aumentos en el ritmo cardíaco y en la respiración. Intensidad vigorosa conlleva grandes aumentos en ambos parámetros también. El tiempo de duración por sesión sería de 60 o más minutos aunque en actividades intensas sería menor. El tipo de ejercicio practicado sería la carrera, caminar rápido, nadar, bailar y bicicleta.

En un estudio (4) el entrenamiento aeróbico puede aumentar un 5-6% el VO2máx en niños y adolescentes, aunque puede llegar hasta un aumento del 8-10%.  Tener en cuenta que las mejoras serán menores que en adultos por lo comentado anteriormente en el artículo (1,2).

Además, parece que el pico de VO2máx alcanzado en niños tras el entrenamiento es mayor que en niñas (5). Por otro lado, el entrenamiento continuo aeróbico está científicamente más establecido como método de entrenamiento, aunque ejercicio de corta duración a alta intensidad se puede considerar para los programas de educación física para fortalecer la condición aeróbica y anaeróbica en niños. A esto se le suma que la recuperación tras ejercicios a alta intensidad es mayor en niños que en adultos (6).

Otro estudio concluye que tanto los jóvenes entrenados como los no entrenados pueden beneficiarse del entrenamiento de resistencia pero la intensidad relativa del ejercicio requerido para obtener los beneficios óptimos es más alta que la recomendada para adultos (7).

Otro estudio (8)  concluyó que los niños prepúberes pueden aumentar significativamente su pico de VO2 y la velocidad máxima de la carrera recogiendo obstáculos (“shuttle run” con ejercicios aeróbicos intermitentes cortos de alta intensidad.

Por otro lado, se ha comprobado que tanto el entrenamiento aeróbico continuo como el interválico producen grandes aumentos en  el consumo máximo de oxígeno y en la velocidad aeróbica máxima en niños y niñas de 8-11 años (9). A esto se le suma las ganancias a nivel de resistencia muscular y cardiovascular del entrenamiento en circuito (10).

Además, el entrenamiento aeróbico, junto con el entrenamiento de las habilidades motoras, parece producir un impacto positivo en el sueño, habilidades motoras y en el estado de ánimo en niños con desorden del espectro autista (11).

También, el ejercicio aeróbico en niños puede llegar a ser un método simple pero importante para mejorar los aspectos del funcionamiento mental de los niños que son fundamentales para el desarrollo cognitivo y social (12, 13,14).

Conclusión sobre el ejercicio aeróbico en niños

Como se puede comprobar, el ejercicio aeróbico en niños tiene múltiples beneficios. Aunque siempre hay que tener en cuenta variables fisiológicas en esta tipo de población así como ciertas variables por género.

Referencias bibliográficas

1. Wilmore, J. H., & Costill, D. L. (2004). Fisiología del esfuerzo y del deporte (5ª edición). Barcelona, España: Editorial Paidotribo.
2. Chicharro, J. L., & Vaquero, A. F. (2006). Fisiología del ejercicio (3ª edición). Madrid, España: Ed. Médica Panamericana.
3. American College of Sports Medicine. (2013). ACSM’s guidelines for exercise testing and prescription. Lippincott Williams & Wilkins.
4. Baquet, G., Van Praagh, E., & Berthoin, S. (2003). Endurance training and aerobic fitness in young people. Sports Medicine, 33(15), 1127-1143.
5. Armstrong, N., Kirby, B. J., McManus, A. M., & Welsman, J. R. (1995). Aerobic fitness of prepubescent children. Annals of human biology, 22(5), 427-441.
6. Baquet, G., Berthoin, S., Dupont, G., Blondel, N., Fabre, C., & Van Praagh, E. (2002). Effects of High Intensity Intermittent Training on Peak V˙ O2 in Prepubertal Children. International journal of sports medicine, 23(06), 439-444.
7. Armstrong, N., & Barker, A. R. (2011). Endurance training and elite young athletes. In The elite young athlete(Vol. 56, pp. 59-83). Karger Publishers.
8. Baquet, G., Berthoin, S., Dupont, G., Blondel, N., Fabre, C., & Van Praagh, E. (2002). Effects of High Intensity Intermittent Training on Peak V˙ O2 in Prepubertal Children. International journal of sports medicine, 23(06), 439-444.
9. Baquet, G., Gamelin, F. X., Mucci, P., Thévenet, D., Van Praagh, E., & Berthoin, S. (2010). Continuous vs. interval aerobic training in 8-to 11-year-old children. The Journal of Strength & Conditioning Research, 24(5), 1381-1388.
10. Mayorga-Vega, D., Viciana, J., & Cocca, A. (2013). Effects of a circuit training program on muscular and cardiovascular endurance and their maintenance in schoolchildren. Journal of human kinetics, 37(1), 153-160.
11. Brand, S., Jossen, S., Holsboer-Trachsler, E., Pühse, U., & Gerber, M. (2015). Impact of aerobic exercise on sleep and motor skills in children with autism spectrum disorders–a pilot study. Neuropsychiatric disease and treatment, 11, 1911.
12. Davis, C. L., Tomporowski, P. D., Boyle, C. A., Waller, J. L., Miller, P. H., Naglieri, J. A., & Gregoski, M. (2007). Effects of aerobic exercise on overweight children’s cognitive functioning: a randomized controlled trial. Research quarterly for exercise and sport, 78(5), 510-519.
13. Best, J. R. (2010). Effects of physical activity on children’s executive function: Contributions of experimental research on aerobic exercise. Developmental Review, 30(4), 331-351.
14. Tomporowski, P. D., Davis, C. L., Miller, P. H., & Naglieri, J. A. (2008). Exercise and children’s intelligence, cognition, and academic achievement. Educational psychology review, 20(2), 111.