ENTROPY, A NEW MEASUREMENT IN STRENGTH TRAINING - Barça Innovation Hub
18 March, 2019

The ability to sprint is essential in the majority of team sports, including rugby, football, and basketball. But this ability is not developed in stable and controlled conditions: players are constantly subjected to variable demands, whether receiving, carrying, passing, hitting, or throwing the ball. Traditionally, athletes work on this aspect in the gym using “weights” in purely vertical conditions, but that has changed in recent years. Now, strength work adds challenges that contribute towards improving adaptability and with that, performance. However, to study the resulting variability, conventional linear measurements – such as acceleration – seem to fall short, especially since the data they can provide regarding these changes are quite limited.

スプリント能力はラグビー、フットボール、そしてバスケットボールを含むチームスポーツの大部分において不可欠である。しかし、この能力は安定し管理された条件下では発達しない。選手はボールを受ける、運ぶ、パスする、打つ、投げるなど、常にさまざまな要求に応える。伝統的に、アスリートは純粋に垂直な状態で「ウェイト」を使ってジムでこの側面に取り組んでいたが、それは近年変わってきた。現在強度は適応性とそれに伴うパフォーマンスの向上に貢献する課題を追加する。しかし、結果として生じる変動性を研究するために、特にこれらの変化に関して提供できるデータが非常に限られているので、従来の線形測定（例えば加速度）は不十分であるように思われる。

Within the study of movement, a practice known as entropy analysis has gained popularity in recent years. This is a non-linear type of measurement that deals specifically with the variability or the “disorder” of a time series. Paradoxically, it has never been used to study strength training in team sports.

運動の研究の中で、エントロピー分析として知られる慣習が近年人気を集めている。これは、時系列の変動性または「無秩序」を特に扱う非線形の種類の測定である。逆説的に、それはチームスポーツの筋力トレーニングを研究するために使用されてこなかった。

A team of researchers, including Jairo Vázquez, physical trainer for F.C. Barcelona, have developed a first-of-its-kind study that shows the ability of entropy measurements to capture variability in these types of exercises. The study is linked to a doctoral thesis that was completed at INEFC Barcelona and published in the Journal of Science and Medicine in Sport in collaboration with researchers from CIDESD from Trás-os-Montes e Alto Douro (Portugal) University.

FCバルセロナのフィジカルトレーナーであるJairo Vázquez氏を含む研究チームは、エントロピー測定がこれらの種類の運動の変動性を捉えることができることを示す、初めての研究を開発した。この研究はINEFC（National Institute of Physical Education and Sport of Catalonia）バルセロナで行われ、Trás-os-Montes e Alto Douro（ポルトガル）大学のCIDESD（Research Centre in Sports Sciences, Health Sciences and Human Development）の研究者と共同で、Journal of Sport and Science in Sportsに掲載された博士論文にリンクされている。

A Pioneering Study

“It is increasingly clear that strength training should consist not only of exercises such as squats with a bar and some weights,” maintains Vázquez. “We have to add challenges or conditioning factors that allow for an adaptation to variability. This is because we don’t learn by constantly repeating the same solution to a movement problem, but by constantly solving a new movement problem. And a very simple challenge to introduce is the ball.”

「筋力トレーニングは、バー付きスクワットやウェイトなどのエクササイズだけで構成されるべきではないことがますます明らかになっている」とVázquez氏は続ける。「変動性への適応を可能にする課題や条件付け要素を追加する必要がある。これは、運動の問題に対して同じ解決策を常に繰り返すことによってではなく、常に新しい運動の問題を解決することによっては学ばないためである。そして導入するのが非常に簡単な挑戦はボールである。」

In the study, twelve professional rugby players completed a strength exercise using a rotational inertia device, one combining a type of concentric and eccentric task, which has already demonstrated great value. Distributed over four different sessions during one week, the exercise consisted of a forward and backward movement on the horizontal plane to which the presence of a ball could be added. For that, the player had to catch a pass from another player to his right and then throw it towards the receiver situated to his left. “In football or in rugby, the majority of the movements are horizontal – movements that are not produced during typical squats. With this exercise, we mix several positive points: on the one hand, a type of movement that is more common in a rotational inertia device, one which we already know obtains positive results. On the other, the presence of the ball produces a disturbance that stimulates adaptability to the environment.” Through the use of an accelerometer, “we wanted to know the influence this disturbance has and what changes it introduces.”

この研究では、12人のプロラグビー選手が回転慣性装置を使用して筋力運動を完了し、一種の同心と偏心のタスクを組み合わせたもので、すでに大きな価値を示す。1週間に4つの異なるセッションに分けて、運動はボールの存在を追加することができる水平面上の前進と後退の動きから成っていた。そのため、選手は他の選手から右のパスをキャッチし、それから左に位置するレシーバーに向かってそれを投げなければならなかった。「フットボールやラグビーでは、動きの大半は水平方向で、この動きは通常のスクワットでは発生しない。このエクササイズでは、いくつかの利点がある。一方では、回転慣性装置においてより一般的である種類の動き、すでに知っているものは、肯定的な結果を得る。他方、ボールの存在は環境への適応性を刺激する擾乱を生み出す。」加速度計を使って、「この攪乱が及ぼす影響と、それがもたらす変化を知りたいと思った。」

Three types of measurements were taken. Some, the more traditional – mean acceleration and peak (or maximal) acceleration – are based on “more is better,” as Vázquez explains. Comparing the ball-assisted exercise with the no-ball exercise, there were no differences noted in peak acceleration, only in the average acceleration and the forward movement, which was greater when the ball was introduced.

3種類の測定が行われた。Vázquez氏が説明するように、より伝統的なもの（平均加速度とピーク（または最大）加速度）は「多ければ多いほど良い」に基づく。ボール有り運動とボール無し運動を比較すると、ピーク加速度に差は見られず、平均加速度と前進運動においてのみボールが導入されたときのほうが大きかった。

The other, newer, measurements consisted of the entropy analysis, which measure “signal variability,” Vázquez states, since “each signal has a structure, and the acceleration does not have to be regular.” In this case, there were differences – or clear tendencies towards a difference – between the exercise with and without a ball, both within the forward and backward movement and overall. In addition, when using a type of analysis that addresses temporal scales (multiscale), variability appeared in the widest windows, “those that can be linked to movement,” specifies Vázquez.

他の、より新しい測定はエントロピー分析からなり、それは「信号変動性」を測定するとVázquez氏は述べており、「各信号は構造を持ち、加速度は規則的である必要はない」ためである。この場合、ボールがある場合とない場合の運動の間には、前進運動と後退運動の両方そして全体的に、差（または差があるという明確な傾向）があった。さらに、時間的尺度（マルチスケール）に対処する種類の分析を使用する時、変動は最も広いウィンドウに現れ、「動きにリンクすることができるもの」はVázquez氏は指定する。

According to the theory of motor learning, there has to be a specific level of variability – neither very large nor very small – for optimal performance. “It’s true that the results of the study were the ones we expected,” states the trainer, “but no one had ever demonstrated it before.” Additionally, it confirms that traditional measures are insufficient to capture this training variable.

運動学習の理論によると、最適なパフォーマンスを得るためには、特定のレベルの変動性（非常に大きくも非常に小さくもない）が必要である。「この研究の結果が予想したものであったことは事実であるが、これまでに誰もそれを証明したことはない」とトレーナーは述べる。さらに、それは伝統的な指標がこの訓練変数を捕らえるのに不十分であることを確認する。

A Benefit and One Step Forward

The adaptation to variability not only improve performance, but it also decreases the risk of injuries. “This is similar to the process by which a hand strikes a table,” explains Vázquez. “If we repeatedly strike our hand in the same place, the damage is big and localized. But if there is a slight variation in the contact surface, the damage is spread out and the risk is lower.”

可変性への適応はパフォーマンスを向上させるだけでなく、怪我のリスクを減少させる。「これは手がテーブルを叩くプロセスと似ている」とVázquez氏は説明する。「同じ場所で繰り返し手で叩くと、ダメージは大きく局所的になる。しかし接触面にわずかな変動があると、ダメージは広がりリスクは低くなる。」

Adaptation assumes a greater level of coordination, but this will reduce variability over time, and the training becomes less effective. “This research is the first big step toward continuing to study along this line and understanding its complete applicability to training. Now that we know we can measure variability, we have a tool to modify and adjust the exercises in order to place them in the window where we can train for adaptation,” he ensures. “The decrease in entropy would be the modern and equivalent signal that we have to add more weight on the machine.”

適応はより高いレベルの調整を前提とするが、これは時間の経過とともに変動性を減少させ、トレーニングはあまり効果的ではなくなる。「この研究は、この方針に沿って研究を続け、トレーニングへの完全な適用性を理解するための最初の大きなステップである。可変性を測定できることがわかったので、エクササイズを調整して適応のためにトレーニングできるウィンドウに配置するために、エクササイズを修正および調整するためのツールがある」と彼は保証する。「エントロピーの減少は、マシンの重量をさらに増やさなければならないという現代的かつ同等のシグナルとなるだろう。」

Only, in this case, weight means disorder.

この場合、ウェイトだけが無秩序を意味する。