Sports monitoring: A complex systems approach

Abstract

Sports monitoring, based on excessively simplistic theoretical assumptions and methodological techniques, has limitations for capturing and assessing athletes’ behaviour. This thesis, conceptualizing athletes as complex adaptive systems (CAS), aims to propose methods and data analysis techniques for assessing CAS’ properties, and approach sport-related phenomena accordingly. Four published research articles are included. They study the properties of hysteresis, variability and synergies in diverse phenomena: workload stress and tolerance, fatigue-induced exhaustion, exercising flow state, and the relation between intra- and interpersonal synergies in a dyadic task. The applied methods and techniques have shown their potential to capture: a) the psychobiological stress and exercise tolerance through the hysteresis area of heart rate and the rate of perceived exertion, b) the fatigue-induced exhaustion and the exercising flow state through the time-variability of acceleration, and c) the multilevel coordination of dyads through the analysis of synergies. These time series analysis techniques, taken at individual level, supposed an actionable and effective way to assess athlete’s behaviour and improve the understanding of the studied phenomena. Therefore, this thesis proposes updating, on the basis of a complex systems approach, the current theoretical assumptions and methodological techniques of sports monitoring.

La monitorització esportiva, basada en supòsits teòrics i tècniques metodològiques excessivament simplistes, té limitacions per capturar i avaluar el comportament dels esportistes. Aquesta tesi, conceptualitzant els esportistes com a sistemes complexos, té per objectiu proposar mètodes i tècniques d’anàlisi de dades per avaluar les propietats dels sistemes complexos, i aproximar fenòmens esportius d’acord amb aquesta perspectiva. Quatre articles científics publicats són inclosos. Aquests estudien les propietats d’histèresi, variabilitat i sinèrgies en fenòmens diversos: estrès i tolerància a la càrrega, exhauriment induït per la fatiga, l’estat de flow en exercici, i la relació entre sinèrgies intra- i interpersonals en una tasca realitzada per parelles. Els mètodes i tècniques aplicats han mostrat el seu potencial per capturar: a) l’estrés i tolerància psicobiològica a l’exercici a través de l’àrea d’histèresi de la freqüència cardíaca i l’esforç percebut, b) l’exhauriment induït per la fatiga i l’estat de flow en exercici a través de la variabilitat temporal d’acceleracció, i c) la coordinació multinivell de parelles a través de l’anàlisi de sinèrgies. Aquestes tècniques d’anàlisi de sèries temporals, preses a nivell individual, han suposat una manera realista i efectiva per avaluar el comportament dels esportistes i millorar la comprensió dels fenòmens estudiats. Per tant, aquesta tesi proposa actualitzar els supòsits teòrics i les tècniques metodològiques actuals de la monitorització esportiva en base a una aproximació dels sistemes complexos.