Emotion and Cognition-reviewed by KF

The  Joint  Effect  of  Exercise  and  Environment  on  Emo5on  and  Cogni5on:      Con5nued  Inves5ga5on

Kimberly  Breitenbecher,  Kathleen  Fuegen,  Kayla  Vires,  Young  Lee,  Nicole  Sofranko,  and  Alexandra  Morgan    Northern  Kentucky  University  

 Background  

 Research  on  A1en2on  •  According  to  AKen5on  Restora5on  Theory,  there  are  two  types  of  aKen5on:    voluntary  aKen5on  and  

involuntary  aKen5on.    Voluntary  aKen5on  requires  mental  effort,  whereas  involuntary  aKen5on  does  not  (Berman,  Jonides,  &  Kaplan,  2008).  

•  When  we  aKend  to  s5muli  that  are  inherently  interes5ng  or  aesthe5cally  pleasing,  we  use  involuntary  aKen5on.    When  we  aKend  to  s5muli  that  are  not  inherently  interes5ng,  we  use  voluntary  aKen5on.  

•  Voluntary  aKen5on  is  a  limited  resource.    Extended  mental  effort  can  deplete  this  resource  (Kaplan,  1995).    

•  According  to  AKen5on  Restora5on  Theory,  natural  environments  engage  involuntary  aKen5on.    This  exposure  gives  voluntary  aKen5on  a  chance  to  become  replenished  (Berman  et  al.,  2008).    Thus,  exposure  to  natural  environments  can  improve  fa5gued  voluntary  aKen5on.  

Research  on  Mood  •  Exercise  can  lead  to  improvements  in  mood.  •  Even  short-­‐dura5on  (e.g.,  10-­‐15  minute)  walks  are  associated  with  improved  mood  and  greater  energy  

(Ekkekakis,  Hall,  VanLanduyt,  &  Petruzzello,  2000).  Purpose  •  The  purpose  of  this  study  was  to  assess  the  independent  and  combined  effects  of  ac5vity  (exercise  or  

rest)  and  environment  (indoor  or  outdoor)  on  mood  and  aKen5on.      

Hypotheses    

•  We  hypothesized  that  par5cipants  who  exercised  outdoors  would  show  the  most  favorable  pretest  to  posKest  changes  in  aKen5on  and  mood.  

 Method  

Par2cipants  •  The  sample  included  108  (59.7%)  women  and  73  (40.3%)  men.  •  Par5cipants  were  predominantly  Caucasian  (79%)  or  African  American  (9.4%).  •  Par5cipants  ranged  in  age  from  17-­‐75  years.    The  mean  was  21.59  years  (SD  =  7.69).    Materials  •  A1en2on:  •  Digit  Span  Backward  Task  (DSB;  Lezak,  Howeison,  Bigler,  Tranel,  2012):    The  DSB  requires  par5cipants  

to  repeat  series  of  digits  of  increasing  length  in  correct  reverse  order.    •  Symbol  Digit  Modali5es  Test  (SDMT;  Smith,  1973):    The  SDMT  is  a  symbol  digit  subs5tu5on  task.    

•  Mood:  •  Posi5ve  And  Nega5ve  Affect  Schedule  (PANAS;  Watson,  Clark,  &  Tellegen,  1988):  The  PANAS  consists  

of  two  subscales.    These  subscales  measure  posi5ve  affect  and  nega5ve  affect.  •  Ac5va5on-­‐Deac5va5on  Adjec5ve  Checklist  (AD-­‐ACL;  Thayer,  1986):  The  AD-­‐ACL  consists  of  four  

subscales.    These  subscales  measure  energy,  5redness,  tension,  and  calmness.  •  Addi2onal  measures:      

•  We  administered  addi5onal  measures,  not  described  here.  For  details,  please  see  the  poster  5tled,  “The  Joint  Effects  of  Exercise  and  Environment  on  Perceived  Restora5on,  Health-­‐Related  Aitudes,  and  Health-­‐Related  Behaviors:    Con5nued  Inves5ga5on.”  

 Procedure  •  Consent:  •  The  researcher  greeted  the  par5cipants  and  obtained  informed  consent.      

•  A1en2on  Deple2on:  •  Par5cipants  were  given  five  minutes  to  work  on  an  anagram  task  in  order  to  deplete  efforlul  

aKen5on.    •  Pretest  Assessment  of  A1en2on  and  Mood:  •  Par5cipants  responded  to  the  two  pretest  measures  of  aKen5on  (DSB  and  SDMT)  and  mood  (PANAS  

and  AD-­‐ACL)  in  random  order.    •  Random  Assignment  to  Experimental  Condi2on:  •  Par5cipants  were  randomly  assigned  to  one  of  four  experimental  condi5ons:    outdoor  exercise,  

indoor  exercise,  outdoor  rest,  or  indoor  rest.  •  Comple2on  of  Assigned  Task:  •  Outdoor  exercise  par5cipants  walked  for  15  minutes  on  a  path  around  an  on-­‐campus  lake.  •  Indoor  exercise  par5cipants  walked  for  15  minutes  on  a  treadmill  in  a  laboratory.    These  par5cipants  

viewed  a  slideshow  or  video  of  scenery  as  viewed  from  the  path  around  the  on-­‐campus  lake.  •  Outdoor  rest  par5cipants  sat  on  a  bench  for  15  minutes.    The  bench  was  adjacent  to  the  on-­‐campus  

lake.  •  Indoor  rest  par5cipants  sat  for  15  minutes  at  a  desk  inside  a  laboratory.    These  par5cipants  viewed  a  

video  or  slideshow  of  scenery  as  viewed  from  the  outdoor  bench.    

 •  Pos1est  Assessment  of  A1en2on  and  Mood:  •  Par5cipants  responded  to  the  two  posKest  measures  of  aKen5on  (DSB  and  SDMT)  and  mood  (PANAS  

and  AD-­‐ACL)  in  random  order.      

                                                                       Indoor  Rest  With  Video                                                            Indoor  Exercise  With  Video                                    

                                                                                                                                                                                         Outdoor  Rest                                                                                              Outdoor  Exercise  

Results  Data  Analyses  •  In  order  to  inves5gate  the  rela5onship  between  changes  in  aKen5on  and  mood    from  pretest  to  posKest  

and  experimental  condi5on,  a  series  of  one-­‐way  analyses  of  variance  (ANOVAs)  were  conducted.  •  We  conducted  8  analyses  using  pretest  to  posKest  change  scores  from  8  dependent  variables:    DBS  score,  

SDMT  score,  PANAS  Posi5ve  Affect,  PANAS  Nega5ve  Affect,  AD-­‐ACL  Energy,  AD-­‐ACL  Tiredness,  AD-­‐ACL  Tension,  and  AD-­‐ACL  Calmness.  

•  The  independent  variable,  experimental  condi5on,  included  four  levels:  indoor  exercise,  indoor  rest,  outdoor  exercise,  and  outdoor  rest.    

 A1en2on  

•  SDMT:    The  ANOVA  for  change  in  SDMT  scores  from  pretest  to  posKest  was  not  significant,  F(3,  177)  =  .58,  p  =  .63.    

•  DSB:    The  ANOVA  for  change  in  Digit  Span  Backward  scores  from  pretest  to  posKest  was  not  significant,  F(3,  177)  =  .75,  p  =  .53.  

References  •  Berman,  M.  G.,  Jonides,  J.,  &  Kaplan,  S.  (2008).  The  cogni5ve  benefits  of  interac5ng  with  nature.  Psychological  Science,  19(12),  1207-­‐1212.  •  Ekkekakis,  P.,  Hall,  E.E.,  VanLanduyt,  L.M.,  &  Petruzzello,  S.  (1999).  Walking  in  (affec5ve)  circles:  Can  short  walks  enhance  affect?  Journal  of  Behavioral  Medicine,  23,  245-­‐275.  •  Kaplan,  S.(1995).  The  restora5ve  benefits  of  nature:  toward  an  integra5ve  framework.  Journal  of  Environmental  Psychology.  15,  169-­‐182.    

This  project  was  par2ally  funded  by  the  following  sources:    •  Northern  Kentucky  University  College  of  Arts  and  Sciences  Collabora5ve  Faculty-­‐Student  Project  Award  •  Northern  Kentucky  University  College  of  Arts  and  Sciences  Associate  Faculty  Professional  Development  Award  •  Northern  Kentucky  University  Undergraduate  Research  Council  Award  

 Mood  •  PANAS  Posi2ve  Affect:  The  ANOVA  for  change  in  Posi5ve  Affect  from  pretest  to  posKest  was  significant,  

F(3,  171)  =  33.74,  p  <  .001.    The  indoor  rest  condi5on  showed  a  greater  decrease  in  Posi5ve  Affect  than  the  other  three  condi5ons.        

•  PANAS  Nega2ve  Affect:  The    ANOVA  for  change  in  Nega5ve  Affect  from  pretest  to  posKest  was  not  significant,  F(3,  174)  =    .32,  p  =  .812.    

 •  AD-­‐ACL  Tiredness:    The  ANOVA  for  change  in  5redness  from  pretest  to  posKest  was  significant  F(3,  175)  

=  20.34,  p  <001.    The  indoor  rest  condi5on  showed  a  greater  increase  in  5redness  than  the  other  three  condi5ons.  

•  AD-­‐ACL  Calmness:  The  ANOVA  for  change  in  calmness  from  pretest  to  posKest  was  significant  F(3,  175)  =  17.91,  p  <001.  The  indoor  rest  condi5on  showed  a  greater  increase  in  calmness  than  the  other  three  condi5ons.    In  addi5on,  the  outdoor  exercise  condi5on  showed  a  greater  decrease  in  calmness  than  the  outside  rest  condi5on.    

•  AD-­‐ACL  Energy:    The  ANOVA  for  change  in  energy  from  pretest  to  posKest  was  significant  F  (3,  174)  =  23.13,  p  <001.    The  indoor  rest  condi5on  showed  a  greater  decrease  in  energy  than  the  other  three  condi5ons.    In  addi5on,  the  outside  exercise  condi5on  showed  a  greater  increase  in  energy  than  the  outside  rest  condi5on.    

•  AD-­‐ACL  Tension:    The  ANOVA  for  change  in  tension  from  pretest  to  posKest  was  significant  F  (3,  177)  =  3.39,  p  =019.    The  outdoor  rest  condi5on  showed  a  greater  decrease  in  tension  than  the  outdoor  exercise  condi5on.  

Discussion  •  Expected  Findings:  •  We  had  expected  to  find  that  outdoor  exercise  would  lead  to  the  most  beneficial  outcomes.    In  other  

words,  we  had  expected  that,  compared  to  the  other  three  groups,  par5cipants  who  exercised  outdoors  would  experience  the  following:    improved  aKen5on,  increased  posi5ve  affect,  decreased  nega5ve  affect,  increased  energy,  decreased  5redness,  increased  calmness,  and  decreased  tension.    Instead,  we  found  that,  although  outdoor  exercise  led  to  increased  energy  and  decreased  5redness,  the  magnitude  of  these  changes  did  not  differ  significantly  from  the  magnitude  of  comparable  changes  experienced  by  the  indoor  exercise  group.    Indeed,  the  outdoor  exercise  group  did  not  differ  significantly  from  the  indoor  exercise  group  on  any  measures.  

•  A1en2on:      •  Our  findings  suggest  that  the  four  groups  did  not  differ  with  respect  to  changes  in  aKen5on.    All  four  

ac5vity/loca5on  combina5ons  led  to  roughly  equivalent  improvements  in  aKen5on.    This  improvement  likely  reflects  a  prac5ce  effect  on  the  measures  of  aKen5on.  

•  Mood:      •  The  most  consistent  finding  with  respect  to  mood  was  the  nega5ve  effect  of  indoor  rest.    Compared  to  

the  other  three  groups,  the  indoor  rest  condi5on  experienced  a  greater  decrease  in  energy,  a  greater  increase  in  5redness,  and  a  greater  decrease  in  posi5ve  affect.    Interes5ngly,  the  indoor  rest  group  also  demonstrated  a  greater  increase  in  calmness  than  the  other  three  groups.    This  laKer  finding  may  reflect  the  low  level  of  arousal  associated  with  the  indoor  rest  condi5on.  

•  Our  findings  do  suggest  that  outdoor  exercise  has  different  effects  on  mood  than  outdoor  rest.    Specifically,  outdoor  exercise  led  to  a  greater  increase  in  energy  and  a  greater  decease  in  calmness  than  outdoor  rest.    Outdoor  rest  led  to  a  greater  decrease  in  tension  than  outdoor  exercise.    It  is  possible  that  these  differences  reflect  the  lower  level  of  arousal  associated  with  rest.  

A1en2on  •  DSB1  •  SDMT1    Mood  •  Posi2ve  Affect1  •  Nega2ve  Affect1  •  Energy1  •  Tiredness1  •  Calmness1  •  Tension1  

A1en2on  •  DSB2  •  SDMT2    Mood  •  Posi2ve  Affect2  •  Nega2ve  Affect2  •  Energy2  •  Tiredness2  •  Calmness2  •  Tension2  

0  

1  

2  

3  

4  

5  

6  

7  

8  

9  

Pretest  DSB   PosKest  DSB  

IE  

IR  

OE  

OR  

55  

57  

59  

61  

63  

65  

67  

69  

Pretest  SDMT   PosKest  SDMT  

IE  

IR  

OE  

OR  

1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  

Prestest  Posi5ve  Affect   PosKest  Posi5ve  Affect  

IE  

IR  

OE  

OR  

1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  

Pretest  Nega5ve  Affect   PosKest  Nega5ve  Affect  

IE  

IR  

OE  

OR  

1  

1.5  

2  

2.5  

3  

3.5  

4  

4.5  

5  

Pretest  Tiredness   PosKest  Tiredness  

IE  

IR  

OE  

OR  

1  

1.5  

2  

2.5  

3  

3.5  

4  

4.5  

5  

Pretest  Calmness   PosKest  Calmness  

IE  

IR  

OE  

OR  

1  

1.5  

2  

2.5  

3  

3.5  

4  

4.5  

5  

Pretest  Tension   PosKest  Tension  

IE  

IR  

OE  

OR  

Indoor  Rest  

Indoor  Exercise  

Outdoor  Rest  

Outdoor  Exercise  

1  

1.5  

2  

2.5  

3  

3.5  

4  

4.5  

5  

Pretest  Energy   PosKest  Energy  

IE  

IR