Resumen
Este trabajo aborda la disminución de los niveles de aptitud física observada tanto en los jugadores de fútbol como en la población general. El objetivo es investigar el impacto del entrenamiento de fuerza funcional en las capacidades físicas de los jugadores de fútbol y desarrollar un enfoque basado en el aprendizaje automático para el reconocimiento de posturas. Un total de 116 adolescentes de entre 8 y 13 años que participan en un entrenamiento de fútbol son asignados aleatoriamente a un grupo experimental (n = 60) o a un grupo de control (n = 56). Ambos grupos se sometieron a 24 sesiones de entrenamiento, y el grupo experimental realizó entre 15 y 20 minutos de entrenamiento de fuerza funcional después de cada sesión. Las técnicas de aprendizaje automático, específicamente la red neuronal de retropropagación (BPNN) en el aprendizaje profundo, se utilizan para analizar las acciones de patadas de los jugadores de fútbol. La velocidad del movimiento, la sensibilidad y la fuerza se emplean como vectores de entrada para que el BPNN compare las imágenes de los movimientos de los jugadores, mientras que la similitud entre las acciones de patadas y los movimientos estándar sirvió como resultado de salida para mejorar la eficiencia del entrenamiento. Las puntuaciones de patadas del grupo experimental se comparan con sus puntuaciones previas al experimento, lo que demuestra una mejora estadísticamente significativa. Además, se observan diferencias estadísticamente significativas en la carrera de ida y vuelta de 5 x 25 m, los lanzamientos y las patadas entre los grupos de control y experimental. Estos hallazgos resaltan la mejora significativa en la fuerza y la sensibilidad lograda a través del entrenamiento de fuerza funcional en jugadores de fútbol. Los resultados contribuyen al desarrollo de programas de entrenamiento para jugadores de fútbol y a la mejora general de la eficiencia del entrenamiento.
1. Introducción
La popularidad de los deportes competitivos, particularmente el fútbol, ha crecido junto con los avances culturales y económicos (1,2). El fútbol moderno se caracteriza por su carácter agresivo, alto volumen, intensidad, duración prolongada y exigentes requisitos físicos y técnicos. Para destacar en este deporte, los jugadores de fútbol deben someterse a un riguroso entrenamiento para optimizar su condición física y su adaptabilidad (3). La aptitud física juega un papel crucial a la hora de determinar el rendimiento de un jugador en el campo de fútbol. Sin embargo, los jugadores de fútbol chinos tienden a tener niveles de aptitud física general más bajos en comparación con sus homólogos internacionales (4,5). Esta discrepancia puede atribuirse a la ausencia de planes de formación científica y al enfoque en los aspectos técnicos más que en los atributos físicos, que es más frecuente en los países asiáticos. La disminución de los niveles de aptitud física de los jóvenes en China es una tendencia preocupante que ha llevado al gobierno a implementar medidas destinadas a mejorar la salud y la aptitud física de la población general (6,7). Es importante adaptar los enfoques de formación a los diferentes grupos de edad. Por ejemplo, los niños de 7 a 9 años deberían priorizar la mejora de la coordinación intermuscular mediante actividades físicas. Los niños de 10 a 13 años deben centrarse en desarrollar fuerza. Por tanto, los jugadores requieren métodos de entrenamiento físico adecuados para lograr la máxima eficiencia. Algunos investigadores han desarrollado tecnología de gafas inmersivas basadas en realidad virtual para mejorar la percepción y mejorar los resultados del entrenamiento de los atletas (8). Esta tecnología integra tecnologías de la información de vanguardia como la interacción persona-computadora y la realidad virtual, brindando una experiencia de capacitación más inmersiva. El entrenamiento funcional ha atraído una atención significativa por parte de investigadores de todo el mundo, que han realizado extensos estudios para explorar sus fundamentos científicos y su eficacia.
Este párrafo recopila varios estudios que examinan los efectos del entrenamiento funcional sobre la fuerza y el rendimiento de los jugadores de fútbol. Un estudio se centró en el programa de entrenamiento táctico de alta intensidad empleado por el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos, que comparte similitudes con el entrenamiento funcional de alta intensidad y su creciente popularidad entre el personal militar. Los autores también evaluaron los beneficios y desventajas del entrenamiento funcional de alta intensidad para los militares (9). Una revisión de la literatura ha examinado la efectividad del entrenamiento funcional de alta intensidad para mejorar el rendimiento deportivo.10). Los hallazgos indicaron que los participantes no entrenados y aficionados experimentaron resultados positivos en términos de capacidad aeróbica, rendimiento anaeróbico y resistencia muscular. Sin embargo, no se observaron cambios significativos en la fuerza y potencia muscular. El impacto del entrenamiento funcional en mujeres posmenopáusicas fue examinado en un estudio de 16 semanas, que reveló mejoras significativas en la composición corporal, la adaptación funcional y los perfiles de lípidos (11). Además, las investigaciones se han centrado en el entrenamiento de los jugadores de fútbol, considerando las exigencias físicas y tácticas involucradas en el juego, como correr, detenerse, girar, caer, saltar y correr. Un estudio identificó déficits de tareas funcionales en jugadores de fútbol que experimentaban dolor crónico de cadera e ingle (12). El aprendizaje automático se ha aplicado al análisis del movimiento de los atletas, y un estudio utilizó con éxito patrones ocultos de Markov para reconocer con precisión los golpes de bádminton (13). Este trabajo destacó las variaciones en la aceleración entre atletas que ejecutan acciones de brazada idénticas. Se empleó un análisis de redes sociales combinado con aprendizaje automático para cuantificar el rendimiento de los jugadores individuales y la eficacia del equipo utilizando datos de partidos de fútbol (14). Las técnicas de seguimiento de vídeo, específicamente el filtrado de correlación del núcleo, monitorearon eficazmente el rendimiento físico de los jugadores de fútbol con errores de seguimiento mínimos y velocidades de cuadro mantenidas (15). Se han utilizado redes neuronales convolucionales (CNN) para identificar golpes de tenis de mesa, logrando un rango de precisión del 85,0% al 95,0% (16). De manera similar, el algoritmo de red neuronal de retropropagación (BPNN) reconoció con éxito diferentes movimientos de la mano con una precisión superior al 95% (17). El BPNN combinado con la tecnología Kinect también se empleó para reconocer acciones humanas, demostrando capacidades de reconocimiento precisas basadas en características de acción aprendidas (18).
A pesar de la investigación disponible, hay escasez de estudios que investiguen la relación específica entre el entrenamiento funcional y los jugadores de fútbol. Los algoritmos de aprendizaje automático han demostrado competencia en el reconocimiento de movimientos humanos y atléticos. Si bien el entrenamiento funcional ha demostrado el potencial de mejorar la fuerza de los atletas, existe un conjunto limitado de evidencia centrada específicamente en el impacto del entrenamiento funcional en la fuerza de los jugadores de fútbol. Además, la naturaleza desequilibrada de los datos de muestra para la extracción de características durante los cambios en las acciones de los atletas presenta un desafío en la tarea de reconocimiento. Se justifica realizar más investigaciones en esta área para proporcionar una comprensión integral de los efectos del entrenamiento funcional sobre la fuerza y el rendimiento de los jugadores de fútbol.
En este trabajo, se identifican los movimientos de los jugadores de fútbol utilizando técnicas de aprendizaje automático para investigar la eficacia del entrenamiento de fuerza en el fútbol. Se seleccionaron aleatoriamente un total de 116 jóvenes participantes de entre 8 y 13 años que participaban en el entrenamiento de un equipo de fútbol. Ambos grupos se someten a 24 sesiones de entrenamiento, y el grupo experimental recibe entre 15 y 20 minutos adicionales de entrenamiento de fuerza funcional después de cada sesión. Se emplean algoritmos de aprendizaje automático para reconocer las distintas posturas adoptadas por los jugadores de fútbol durante el entrenamiento. Específicamente, se utiliza un BPNN para analizar el movimiento de patada de los jugadores. Al comparar imágenes de los movimientos de los jugadores utilizando el BPNN, incorporando factores como velocidad, sensibilidad y fuerza como vectores de entrada, el resultado mide la similitud entre la acción de patear de los jugadores y la acción estándar. Este enfoque tiene como objetivo mejorar la eficiencia de la formación. Posteriormente, las puntuaciones experimentales de los movimientos de patadas tanto para el grupo experimental como para el de control se comparan con los movimientos estándar. Los hallazgos de este trabajo ofrecen una valiosa base teórica para el desarrollo de programas de entrenamiento para jugadores de fútbol, con el potencial de mejorar la eficiencia del entrenamiento y el rendimiento general.
2. Método
2.1 Tema de investigación
Para este trabajo se seleccionan como participantes en total 116 estudiantes de edades comprendidas entre 8 y 13 años, que participan activamente en el entrenamiento de fútbol. Estos estudiantes son asignados aleatoriamente al grupo experimental (que consta de 60 estudiantes) o al grupo de control (que consta de 56 estudiantes). A lo largo de este trabajo, ambos grupos se someten a una serie de veinticuatro sesiones de formación, y cada grupo sigue su propio plan de estudios específico. Previo a participar en este trabajo, los menores de edad, junto con sus respectivos tutores, prestaron su consentimiento informado mediante la firma de un formulario de consentimiento, indicando así su voluntad de participar en el experimento.
2.2 Métodos de investigación
- Revisión de la literatura: este trabajo incorpora un análisis exhaustivo de la investigación existente para conocer las perspectivas de otros académicos sobre el aprendizaje automático para reconocer los movimientos de los atletas. Al examinar estudios previos, este trabajo tiene como objetivo establecer una base teórica y evaluar la confiabilidad y validez de este trabajo.
- Entrevista a expertos: El diseño de los cursos para estudiantes se basa en un enfoque científico que incluye aportaciones tanto de entrenadores de fútbol como de expertos en entrenamiento de fuerza funcional. Al incorporar el conocimiento y la experiencia de estos profesionales, el diseño del curso garantiza que los indicadores seleccionados sean representativos del proceso de formación general.
- Experimento: Los participantes del grupo experimental participan en sesiones de entrenamiento de fuerza funcional después de cada curso regular, mientras que el grupo de control no recibe dicho entrenamiento. Esta configuración experimental permite investigar si el entrenamiento de fuerza funcional tiene un impacto positivo en el desarrollo de la velocidad y la fuerza en jugadores de fútbol. Al comparar los resultados entre los dos grupos, se pueden obtener conocimientos valiosos sobre los beneficios del entrenamiento de fuerza funcional.
2.3 Contenido del entrenamiento de fuerza funcional
El entrenamiento de fuerza funcional es un enfoque de entrenamiento que tiene como objetivo mejorar la fuerza de contracción muscular general y la eficiencia de los individuos, teniendo en cuenta sus características y necesidades específicas. A diferencia de los métodos de entrenamiento tradicionales que se centran en el desarrollo muscular aislado para movimientos específicos, el entrenamiento de fuerza funcional enfatiza un enfoque equilibrado. Abarca una variedad de ejercicios dirigidos a movimientos opuestos, como empujar y tirar, así como ejercicios que abordan diferentes áreas del cuerpo, como las caderas y las rodillas. El objetivo principal del entrenamiento de fuerza funcional es mejorar la capacidad de involucrar una mayor cantidad de fibras musculares en lugar de centrarse únicamente en la hipertrofia muscular. Este enfoque aprovecha la elasticidad del cuerpo para generar poder explosivo. Al promover la activación de múltiples grupos de músculos y optimizar la coordinación neuronal, el entrenamiento de fuerza funcional contribuye a la mejora de la fuerza máxima y la producción de potencia. El concepto de entrenamiento funcional busca establecer un método de entrenamiento estandarizado que pueda beneficiar a los atletas de diversos deportes. Reconoce la importancia de la cadena cinemática del cuerpo y tiene como objetivo mejorar la coordinación general y el rendimiento funcional. Mediante la incorporación del entrenamiento de fuerza funcional, las personas pueden desbloquear todo su potencial y lograr capacidades físicas mejoradas en los deportes y otras actividades de la vida diaria.
El programa de entrenamiento de fuerza funcional utilizado aquí incluye los siguientes ejercicios:
- 1. Levantamiento de piernas en decúbito supino con los pies sujetando una pelota de fútbol:
Este ejercicio tiene como objetivo apuntar y fortalecer los músculos recto abdominal y iliopsoas. Los participantes se acuestan boca arriba, agarrando una pelota de fútbol con los pies para evitar que ruede. El ejercicio consiste en levantar la pierna rápidamente y bajarla lentamente mientras se levanta simultáneamente…
