Prawidłowe funkcje sensoryczne mają fundamentalne znaczenie dla typowego rozwoju mózgu. Początkowa organizacja kory mózgowej jest napędzana głównie przez czynniki wewnętrzne (np. genetyczne) (Pallas, 2001). Jednak podążając za tymi wczesnymi podstawowymi krokami, bodźce sensoryczne dodatkowo motywują, informują i udoskonalają dojrzewanie mózgu. Na przykład wpływy zewnętrzne w dużej mierze określają, które połączenia przetrwają przycinanie synaptyczne w rozwoju kory mózgowej (Hebb, 1949; Huttenlocher & Dabholkar, 1997). Ponadto wydaje się, że normalna aktywność sensoryczna jest pozytywnie związana z początkiem i wzrostem aktywności hamującej w całym mózgu podczas rozwoju (Foeller, 2004), co ma zasadnicze znaczenie dla ustanowienia właściwej równowagi pobudzenia i hamowania oraz inicjacji i zamykania wrażliwych okresów potrzebnych do dojrzałego funkcjonowania (Dorrn et al., 2010; Hensch, 2005; Cardon powiedział:Uhlhaas & Singer, 2012). Jednym z ważnych aspektów rozwoju mózgu, w którym wydaje się pośredniczyć funkcja hamująca, jest synchronizacja oscylacji nerwowych w obrębie i między obszarami mózgu (zwłaszcza w paśmie oscylacyjnym gamma; Uhlhaas & Singer, 2006, 2012; Uhlhaas i in., 2010). Brak tej koordynacji czasowej może potencjalnie prowadzić do wad rozwojowych kanonicznych sieci mózgowych, takich jak sieć trybu domyślnego (DMN), co może prowadzić do zmniejszonej koordynacji funkcji globalnych, a także izolacji lokalnych procesorów. Takie procesy mogą przyczyniać się do rozwoju stanów patologicznych. Ze względu na takie czynniki, wewnętrznie ustalone ścieżki neuronowe nie są wystarczające do dojrzewania w kierunku funkcji podobnych do dorosłych.

Jeden prosty przykład rozwojowego i funkcjonalnego wpływu nieprawidłowości sensorycznych u ludzi można zaobserwować u osób, u których występuje częściowa lub całkowita utrata czucia. Ludzie, którzy doświadczają zarówno głuchoty, jak i ślepoty, wykazują zmiany w funkcjonowaniu i organizacji mózgu, co z kolei okazuje się być związane z wydajnością funkcjonalną (Niemeyer i Starlinger, 1981; Neville i Lawson, 1987; Lepore i inni, 1998; Rettenbach i in., 1999; Bavalier i inni, 2000; Levänen, 2001; Bavelier & Neville, 2002; Merabet & Pascual-Leone, 2010). Na przykład dzieci, które rodzą się z ubytkiem słuchu, wykazują opóźnienia w dojrzewaniu kory słuchowej, jeśli stymulacja słuchowa nie jest zapewniona za pomocą protez słuchowych (tj. aparatów słuchowych i/lub implantów ślimakowych) w wrażliwym okresie (Ponton, 1996; Sharma i inni, 1997; Sharma i in., 2002a, 2002b, 2005). Ponadto liczne badania na ludziach i zwierzętach wykazały, że dorośli z głęboką głuchotą doświadczają reorganizacji kory słuchowej zarówno przez układ wzrokowy, jak i somatosensoryczny – określaną jako reorganizacja międzymodalna (Buckley i Tobey, 2011; Doucet, Bergeron, Lassonde, Ferron, & Lepore, 2006; Fine, Finney, Boynton i Dobkins, 2005; Finney, Clementz, Hickok i Dobkins, 2003; Neville i inni, 1983; Rebillard i inni, 1977; Sadato, 2005). Podobnie, zarówno bodźce słuchowe, jak i somatosensoryczne (np. czytanie alfabetem Braille'a) aktywują korę wzrokową u niewidomych dorosłych (Hyvarinen i in., 1981a, 1981b; Neville i inni, 1983; Uhl i inni, 1991 Kujala i inni, 1995; Sadato i inni, 1996; Cohen i inni, 1997; Hamilton & Pascual-Leone, 1998; Roder i in., 1999). Ostatnie doniesienia rozszerzają to pojęcie, przedstawiając dowody na to, że dzieci, które urodziły się z ciężkimi przypadkami ubytku słuchu, ale u których funkcje słuchowe zostały przywrócone za pomocą protez słuchowych, wykazują międzymodalną reorganizację kory słuchowej (Campbell i Sharma, 2016; Sharma i Glick, 2016; Sharma, Campbell i Cardon, 2015). Co więcej, u dzieci, u których zdiagnozowano zaburzenie ze spektrum neuropatii słuchowej (ANSD) – zaburzenie słuchowego przetwarzania czasowego – również wykazują nieprawidłowości w dojrzewaniu kory mózgowej (Campbell et al., 2011; Cardon i Sharma, 2013; Cardon, Campbell i Sharma, 2012; Sharma i Cardon, 2015; Sharma i in., 2011). Również centralne zaburzenie przetwarzania słuchowego (CAPD), które charakteryzuje się deficytami w lokalizacji dźwięku, dyskryminacji, rozpoznawaniu wzorców, przetwarzaniu czasowym i przetwarzaniu dźwięku w hałasie tła, przy braku peryferyjnego ubytku słuchu jest również związane z nieprawidłowymi reakcjami słuchowymi kory mózgowej (Koravand i in., 2017). Wydaje się więc, że zarówno ilość, jak i rodzaj bodźców sensorycznych może wpływać na dojrzewanie kory czuciowej.

Główny wniosek z obecnego badania wydaje się być sprzeczny z poprzednim badaniem dotyczącym związku między aktywnością motoryczną a wymaganiami przetwarzania poznawczego, które wskazywało, że dzieci z ADHD poruszały się bardziej w wyższych warunkach (zadania 1-back/2-back) w porównaniu z niższymi warunkami zapotrzebowania na przetwarzanie poznawcze (zadania z czasem reakcji prostej/wyboru) (Hudec i in., 2015). Zadania o najniższych wymaganiach w zakresie przetwarzania poznawczego w badaniu Hudec i in. (2015) (tj. zadania związane z czasem reakcji) wymagały jednak znacznie mniej wymagających procesów wyższego poziomu w porównaniu z zadaniem o najniższych wymaganiach poznawczych w bieżącym badaniu (rozpiętość cyfr do przodu) i mogą odpowiadać za rozbieżne wyniki. W przeciwieństwie do tego, główne wyniki obecnego badania są zgodne z niedawną metaanalizą, w której zbadano związek między zapotrzebowaniem poznawczym a poziomem aktywności w ADHD i stwierdzono, że wyższy poziom aktywności występował podczas zadań o wysokim popycie poznawczym (np. zadań związanych z funkcjonowaniem wykonawczym, takich jak zadania eksperymentalne w obecnym badaniu) w porównaniu z zadaniami o niskim popycie poznawczym, takimi jak malowanie. swobodna zabawa i oglądanie telewizji (tj. podobne do czynności rysunkowych, w które angażowały się dzieci podczas obecnego badania) (Kofler i in., 2016)

Główny wniosek z badania – a mianowicie, że aktywność motoryczna dzieci wzrosła ponad dwukrotnie w stosunku do wyjściowego stanu kontrolnego do poziomu bezwzględnego w czterech warunkach zadań poznawczych – był zgodny z wyjaśnieniem "wszystko albo nic". Ogólna wielkość wzrostu aktywności motorycznej dużej była zadziwiająco podobna dla obu grup, chociaż dzieci z ADHD konsekwentnie wykazywały wyższy poziom ruchu w porównaniu z dziećmi TD. Odkrycie, że regulacja w górę ruchu fizycznego nie różni się znacząco po nałożeniu ogólnych (np. kodowanie/krótkie zachowywanie informacji związanych z zadaniem) i wyższego poziomu wymagań dotyczących przetwarzania poznawczego (tj. stabilizowania, aktualizowania i działania na informacji) sugeruje, że umiarkowany poziom ruchu fizycznego jest potrzebny do promowania mechanizmów związanych z pobudzeniem, gdy jest zaangażowany w czynnościach poznawczych związanych z układem WM i że po osiągnięciu tego poziomu dodatkowy ruch jest zbędny (Hebb, 1955; Yerkes & Dodson, 1908). Dynamika leżąca u podstaw tej proponowanej relacji pozostaje jednak spekulatywna i wymaga empirycznej analizy obejmującej nałożenie wymagań poznawczych i jednoczesny pomiar poziomu aktywności i mechanizmów pobudzenia związanych z mózgiem.

W przeciwieństwie do tego, większość badań wykazała negatywne skojarzenia stosowane między obiektami i oceny informatorów, które mogą łączyć ruch fizyczny z innymi objawami (np. impulsywnością). W tym celu zdolność do wiarygodnej i precyzyjnej oceny ruchu fizycznego ma kluczowe znaczenie dla planowania interwencji. Na przykład, w zakresie, w jakim ruch fizyczny zwiększa pobudzenie fizjologiczne i poprawia funkcje poznawcze u dzieci z ADHD, podejścia behawioralne, które nadmiernie ograniczają ruch fizyczny, mogą mieć niezamierzony, niekorzystny wpływ na funkcjonowanie poznawcze i akademickie, jak argumentowano wcześniej (Rapport i in., 2009). Ten tok rozumowania doprowadził do rosnącej popularności podejścia "wić się, aby się uczyć" lub "swobody poruszania się" w klasie w klasie, które pozwala na wyższy poziom ruchu fizycznego, jednocześnie ukierunkowując na wtargnięcia werbalne i inne zachowania, które są destrukcyjne dla rówieśników (Kofler i in., 2016). Jednak skuteczność tych podejść pozostaje nieznana, częściowo ze względu na wyzwania pomiarowe związane z różnicowaniem nadmiernego ruchu motorycznego od innych zachowań ocenianych pod parasolem "nadpobudliwość/impulsywność", jak opisano poniżej.

W przeciwieństwie do tego, duża liczba dowodów sugeruje negatywne powiązania między nadpobudliwością a szerokim zakresem objawów związanych z ADHD i upośledzeniem funkcjonalnym, począwszy od problemów społecznych (np. Bunford i in., 2014; Kofler, Harmon i in., 2018) do wyników testów neuropoznawczych (np. Brocki i in., 2010; Nigg i inni, 2002). Ponadto dominujący model kliniczny DSM konceptualizuje nadpobudliwość jako podstawowy, upośledzający deficyt (APA, 2013), a dowody empiryczne wskazują, że rodzice i nauczyciele wyraźnie łączą upośledzenie funkcjonalne dzieci z ich objawami nadpobudliwości/impulsywności w takim samym stopniu, jak w przypadku objawów nieuwagi (DuPaul i in., 2016).

Powtórzone dowody wskazują, że dzieci z ADHD lepiej radzą sobie z trudnymi zadaniami neuropoznawczymi, gdy są bardziej aktywne fizycznie (Hartanto i in., 2016; Sarver i in., 2015). Co więcej, dowody eksperymentalne i metaanalityczne wskazują na silny pozytywny związek między nadmiernym ruchem fizycznym a funkcjami poznawczymi, tak że dzieci z ADHD i bez ADHD wykazują duży wzrost aktywności fizycznej podczas czynności wymagających funkcji poznawczych (Hudec i in., 2015; Kofler i in., 2016, 2018; Patros i in., 2017; Rapport i in., 2009). Ponadto zwiększone objawy nadpobudliwości zostały powiązane z lepszymi umiejętnościami organizacyjnymi zgłaszanymi przez nauczycieli związanymi z planowaniem zadań u dzieci z ADHD (Kofler i in., 2018). Dowody sugerujące przyczynową rolę nadpobudliwości w ułatwianiu wyników poznawczych i funkcjonalnych u dzieci z ADHD pochodzą z badań, które eksperymentalnie wywołały wyższy poziom aktywności fizycznej i wykazały klinicznie istotną poprawę funkcji poznawczych (Chang i in., 2012; Gapin i in., 2011; Pontifex i in., 2015; Smith i in., 2013; Verret i in., 2012; Medina i in., 2010) i wyniki w testach akademickich (Pontifex i in., 2013), a także postrzeganie przez informatorów zachowania w klasie i interakcji z rówieśnikami (Ahmed i Mohamed, 2011; Smith i in., 2013; Verret i in., 2012).