Het valideren van een geïsoleerde reactietijdtest voor voetbalkeepers Heijden M.M.J. van der1, Jagtman L.1, Kuppens P.R.1, Pater L.B.1, Uriot G.N.2 Minor Sporttechnologie 2010, Bewegingstechnologie1, Werktuigbouwkunde2 Afdeling Technology, Management and Design, Haagse Hogeschool, Johanna Westerdijkplein 75, 2521 EN Den Haag, Nederland Samenvatting De reactietijd die een sporter nodig heeft in een bepaalde situatie kan het verschil maken tussen winnen en verliezen. Denk hierbij aan het bepalen van de richting van de bal door een keeper tijdens een strafschop bij voetbal of een strafcorner bij hockey. Er is gekeken of met behulp van een geïsoleerde reactietest bepaald kan worden of bepaalde personen een voordeel hebben bij het keepen. Er is een samenhang bepaald tussen een online simpele-reactietijd test en een keeper-reactietijd test. De adjusted R2 waarde van deze correlatie is 0.739, dit is niet significant. Er is tevens een samenhang bepaald tussen een keuze-reactietijd test en een keeper-reactietijd test. De keuze-reactietijd test is ontworpen om zoveel mogelijk gelijkenis te hebben met de echte situatie. De adjusted R2 waarde van de correlatie tussen de keuze-reactietijd test en de keeper-reactietijd test is 0,931. Deze correlatie is significant, dit betekent dat de persoon die met de keuze-reactietijd test de snelste tijd scoort hoogstwaarschijnlijk ook de snelste reactie heeft bij het keepen. Hieruit kan geconcludeerd worden dat de samenhang tussen de simpele-reactietijd test en de keeperreactietijd test een stuk lager is dan de samenhang tussen de keuze-reactietijd test en de keeper-reactietijd test. Dit betekent dat de keuze-reactietijd test beter gebruikt kan worden om te bepalen welke keeper er sneller zal reageren bij het tegenhouden van een strafschop. 1. Inleiding De tijd die nodig is om een signaal te verwerken en een vervolgactie in te zetten kan zeer belangrijk zijn in bepaalde sportsituaties. Denk bijvoorbeeld aan een voetbalkeeper die een strafschop moet tegenhouden of aan een strafcorner bij hockey. In beide gevallen moet de keeper zo snel mogelijk de richting van de bal weten, zodat hij zoveel mogelijk tijd over heeft om de bal daadwerkelijk te stoppen. Wanneer men spreekt over een dergelijk soort reageren wordt ook wel van een keuze-reactietijd gesproken (1). Het probleem is echter dat het in een sportsituatie moeilijk is te bepalen wat de reactietijd is van een sporter. Het zou eenvoudiger zijn om een geïsoleerde test te hebben om deze reactietijd te bepalen, zodat deze test gebruikt kan worden om sporters te selecteren op basis van hun reactietijd. Het doel van dit onderzoek is het valideren van een geïsoleerde reactietest. Wanneer de bestaande testen niet valide blijken voor de sportsituatie wordt er een nieuwe test vervaardigd, met zoveel mogelijk elementen die overeenkomen met de sportsituatie. Wegens de grote veelzijdigheid in de sport, is er een keuze gemaakt om het onderzoek te beperken tot het bepalen van de reactietijd van voetbalkeepers. Om het testen van de reactietijd te vereenvoudigen is er gekozen voor een strafschopsituatie. De significant correlerende geïsoleerde reactietijd test geeft een beeld over de snelheid
van een keeper ten opzichte van een andere keeper en geeft dus geen absolute uitslag over de reactietijd. Er wordt verwacht dat wanneer een voetbalkeeper een snelle reactietijd heeft in de geïsoleerde test, hij ook een snelle reactietijd heeft bij het keepen. Naar verwachting treedt er in de test en in de sportsituatie een leereffect op. Na het afnemen van meerdere reactietesten zal de reactietijd afnemen (2, 3). Daarnaast wordt er verwacht dat in de sportsituatie een iets lagere reactietijd gemeten zal worden. Dit zou te maken hebben met het inzicht van de keeper. Bij een geïsoleerde reactietest kan inzicht geen meespelende factor zijn. 2.1 Methode De reactietijd wordt eerst in een sportsituatie gemeten, en vervolgens via een simpele-reactietijd test. Tijdens dit onderzoek wordt er gemeten met vier proefpersonen, die allen per test 18 keer reageren. Voorafgaand aan iedere test worden er zes oefenpogingen gedaan. Hiervoor is gekozen omdat uit de literatuur blijkt dat wanneer een reactietest meerdere keren wordt uitgevoerd door dezelfde personen, dat de reactietijd van deze proefpersonen toeneemt. Er wordt getracht dit ‘leereffect’ weg te filteren door middel van het toevoegen van 6 oefenschoten (2, 3) . Alle testen zijn op hetzelfde tijdstip van een dag uitgevoerd.
2.2 Keeper-reactietijd test Voor de geïsoleerde reactietijdtest is een De keeper-reactietijd test wordt uitgevoerd in een gym- keuze-reactietijd test ontworpen. Deze test bestaat uit een zaal van de Haagse Hogeschool. Bij deze test is een computerprogramma en een omgebouwd toetsenbord. strafschopsituatie uit het veldvoetbal gesimuleerd. De bal ligt op een afstand van 11 meter, het doel heeft een hoogte van 2,44m en een breedte van 7,32m. Het doel is in 6 vakken verdeelt met behulp van tape. Twee meter achter de bal wordt een high-speed camera geplaatst, deze filmt met een frequentie van 120 frames per seconde. Figuur 2. Weergave van de geisoleerde keuze-reactietijd test.
Figuur 1. Schematische weergave van de meetopstelling.
Tijdens elke meting wordt er 18 keer geschoten, 3 keer in elk vak. Het vak waar elk schot heen moet wordt bepaald met behulp van een willekeurige nummer generator. Dit is voor de keeper onbekend (4). Om voor de proefpersonen een gelijke situatie te creëren, is er gekozen voor een standaard beginhouding. Dit is een houding waarbij de proefpersonen met hun handen op hun knieën klaarstaan, in het midden van het doel. Van tevoren is afgesproken dat de keepers moesten wachten tot de richting van de bal aan hen bekend was, ze mochten niet bij voorbaat een hoek kiezen. 2.3 Simpele-reactietijd test De simpele-reactietijd test is een reactietest op internet (5) . Bij deze reactietijd test gaat het erom dat de proefpersonen zo snel mogelijk reageren op een bepaald signaal. Als de testpersoon op de startknop druk springt het stoplicht op rood. Na een bepaalde willekeurige tijd springt het stoplicht op groen. Zodra het groene licht verschijnt moet de proefpersoon zo snel mogelijk op een knop naar keuze drukken. De reactietijd van de proefpersoon wordt weergegeven in een tabel naast het stoplicht. Tijdens de test rust de voorkeurshand van de proefpersoon op de muis.
De test is zo ontworpen alsof de proefpersoon door de ogen van een keeper naar de bal kijkt. Het doel is verdeeld in 6 vakken; linkboven, middenboven, rechtboven, linksonder, middenonder en rechtsonder. Deze 6 vakken staan voor de vakken die de keeper kan kiezen. De hoogte-breedte verhouding van het doel op het beeldscherm komen overeen met die van een echt veldvoetbaldoel. Onder het doel bevindt zich een tabel waar de 18 reactietijden en het gemiddelde van deze tijden worden weergegeven. De lay-out van de reactietest is weergeven in figuur 2. Aan het begin van de test bevindt de bal zich in het midden van het doel. De persoon die de test afneemt drukt op ‘start’, dan begint de test. Het stoplicht springt eerst van rood naar oranje en dan naar groen. Op het moment dat het lampje op groen springt, beweegt de bal naar een van de zes vakken. De proefpersoon moet zo snel mogelijk reageren door de knop in te drukken op het omgebouwde toetsenbord die correspondeert met het desbetreffende vak. Het omgebouwde toetsenbord is een toetsenbord wat zes vergrootte druktoetsen bevat. De plaatsen van de zes druktoetsen komen overeen met de zes vakken in het scherm. In figuur 3 wordt het omgebouwde toetsenbord weergegeven.
Figuur 3. Het omgebouwde toetsenbord met zes vergrootte toetsen
De test bestaat uit 18 reacties, waarbij ieder vak drie keer langskomt. De volgorde van de vakken is bepaald 2.4 Keuze-reactietijd test Uit de resultaten blijkt dat de simpele-reactietijd test met behulp van een willekeurige nummer generator, de niet voldeed (zie resultaten). Daarom is er een nieuwe proefpersoon weet van tevoren dus niet waar de bal komt. test ontworpen en vervaardigd die in zoveel mogelijk De handen van de proefpersonen bevinden zich plat op de tafel voor het toetsenbord. opzichten overeenkomt met de de sportsituatie.
2.5 Data-analyse In de data-analyse zal de keeper-reactietijd test geanalyseerd worden met behulp van V2C en excel. Vervolgens worden de scores van de testen bepaald in excel. De genomen strafschoppen zijn geanalyseerd met behulp van videoanalyse, hiervoor is het programma V2C gebruikt. De handen zijn gebruikt als meetpunt, het referentiepunt bevindt zich op een willekeurige plaats op de achtergrond. De handen zijn in het frontale vlak gevolgd, de afstand tussen de x, y-coördinaten en het referentiepunt worden met behulp van de functies manhattan distance x en y bepaald. Om de pixel/centimeter-verhouding te bepalen is gebruik gemaakt van een liniaal in beeld, hiervoor is de breedte van het doel gebruikt, deze is 7,32 meter. Met behulp van de verkregen coördinaten is vervolgens de absolute verplaatsing van de handen in centimeters bepaald. De keeper en de bal moesten tijdens de metingen voortdurend in beeld zijn. 2.6 Definitie reactietijd Bij de keeper-reactietijdtest is de reactietijd gedefinieerd als de tijd tussen het eerste balcontact en het moment waarop de handen bewegen. Bij het analyseren van de verkregen data uit de pilot-meting bleek dat de handen nooit helemaal werden stilgehouden, daarnaast zijn er tijdens de video-analyse klikfouten gemaakt. Om deze ruis te bepalen is handmatig het eerste frame waarop beweging van de handen optreed bepaald. Hieruit komt een zekere reactietijd, deze tijd is vergeleken met de tijdsnelheid grafiek van de handen. De behaalde snelheden die voor de met video-beeld bepaalde reactietijd plaatsvinden worden gezien als ruis. Voor het bepalen van de definitie van de reactietijd zijn van vier verschillende proefpersonen drie videobeelden bekeken. Uit deze videobeelden bleek dat de ruis onder de 1,75 m/s bleef, zie grafiek 1. Deze waarde is als grens gebruikt bij het bepalen van de reactietijd van de keeper-reactietijdtest.
fouten te verwijderen. Vervolgens is met deze gegevens de snelheid bepaald. Wanneer de snelheid driemaal achter elkaar hoger was dan de grenswaarde werd de reactie gemeten. Voor alle reactietijdtesten is een score bepaald door per persoon de gemiddelde reactietijd uit te rekenen. Uiteindelijk wordt deze gemiddelde tijd in de statistiek uitgezet tegenover de gemiddelde tijd van de keeper-reactietijdtest. Daarnaast zijn per persoon de gemiddelde reactietijden per vak uitgerekend. 2.8 Statistische methode De reactietijden van de drie verschillende reactietijdtesten zijn met elkaar vergeleken met het programma SPSS18. De scores van beide geïsoleerde reactietijdtesten zijn uitgezet tegen de score van de keeper-reactietijd test. Hierna is met een regressie-analyse de correlatiecoëfficient en de aangepaste correlatiecoëfficient berekend. Om te bepalen of de test voor alle vakken valide is, is de correlatiecoëfficient en de significantie per vak berekend door middel van de one-tailed pearsons correlatietest. 3. Resultaten Het onderzoek is uitgevoerd door 4 proefpersonen, er waren geen uitvallers. In tabel 1 zijn relevante kenmerken van de proefpersonen weergegeven.
Tabel 1. Kenmerken van de onderzoeksgroep.
In grafiek 2 is de correlatie van de simpele-reactietijd test en de voor dit onderzoek ontworpen keuze-reactietijd test uitgezet tegen de keeper-reactietijd test. In de grafiek is te zien dat de simpele-reactietijd een lagere correlatie (0,747, adjusted R2 0,620) heeft dan de keuze-reactietijd (0,948, adjusted R2 0.921).
Grafiek 1. In deze grafiek is de ruisdrempel weergegeven met de rode lijn, de groene lijn representeerd het moment waarop reactie plaats vind.
2.7 Dataverwerking De data is geanalyseerd met behulp van het programma excel. Voor de data uit de keeper-reactietijdtest is een moving-average 5-punts filter gebruikt om de klik-
Grafiek 2. Correlatie van de simpele-reactietijd test en keuze-reactietijd test met de keeper-reactietijd test.
Omdat er mogelijke verschillen in validiteit in de onderlinge vakken bestaan, is de significantie van de pearson correlaties bepaald voor de individuele vakken. Wanneer de correlatie significant is betekent dit dat er een positief verband bestaat tussen de keeper-reactietijd test en de keuze-reactietijd test. In tabel 2 zijn de correlatie en significantie van de keeper-reactietijd test en de keuze-reactietijd test weergegeven.
De onderzoekspopulatie omvat slechts onervaren keepers. Bij een test met ervaren keepers bestaat de kans dat de resultaten niet overeen komen met dit onderzoek. Omdat er vanwege de beschikbare tijd van dit onderzoek een keuze gemaakt moest worden tussen veel reactie’s van één proefpersoon of weinig reactie’s bij veel proefpersonen is de grote van de populatie beperkt. Het onderzoek zou betrouwbaarder zijn geweest als er met een grotere groep proefpersonen gemeten zou zijn. Niet alle testen hebben op dezelfde dag plaatsgevonden. Waardoor de resultaten beïnvloed hebben kunnen zijn door het aantal uren slapen (6).
Er zijn bij bepaalde schoten geen reacties gemeten. Uit de videobeelden bleek dat de bal voor de keeper Tabel 2. Correlatie en significantie van de keuze-reactietijd test met de onhoudbaar was. Hierdoor vond er een afwijkende reactie keeper-reactietijd test. * significant onder de 0,05 plaats, waardoor er minder meetresultaten meegenomen Uit deze resultaten blijkt dat de correlatie van het vak konden worden in dit onderzoek. middenboven niet significant is. Daarom wordt de score van het vak middenboven niet meegenomen in de scores Uit de resultaten bleek dat het vak midden-boven niet van de testen. In grafiek 3 is de correlatie te zien wan- signifcant is. Dit zou de betrouwbaarheid van de keuzeneer de resultaten van het vak middenboven worden reactietijd test naar beneden halen. Het vermoeden bestaat dat hier geen sprake is van een keuze-reactie maar van een weggelaten. schrikreactie. De keeper staat aan het begin van elk schot in het midden van het doel. Dit betekent voor het vak midden-boven dat de inkomende ballen zich op hoofdhoogte bevinden. Er wordt vermoed dat de proefpersonen niet zozeer de richting van de bal afschatten, maar reflexmatig hun hoofd proberen te beschermen. Dit zou moeten resulteren in een lage spreiding onderling de proefpersonen, omdat de spreiding van de reflexreactietijd laag is. Dit effect zou groter moeten zijn bij onervaren keepers dan bij ervaren keepers, omdat ervaren keepers gewend zijn ballen naar zich toe te zien komen (7). Grafiek 3. Correlatie van de simpele-reactietijd test en keuze-reactietijd test met de keeper-reactietijd test zonder vak middenboven
De correlatie (0,954, Adjusted R2 0,931) is nu hoger dan wanneer alle vakken worden meegenomen. Uit de pearson’s one-tailed correlatie test bleek dat de correlatie (0,977) van de keuze-reactietijdtesten met de keeper-reactietijdtest significant was (0,012). Bij de simpele-reactie test was de correlatie (0,862) met de keeper-reactietijdtest niet significant (0,067).
Doordat de voetbal en de keeper gedurende de gehele strafschop in beeld moeten zijn en tevens de handen van de keeper goed gevolgd moeten kunnen worden is de plaatsing van de camera beperkt. Wanneer er gebruik gemaakt wordt van slechts n camera moet deze achter de schutter worden worden geplaatst. Dit heeft als neveneffect dat door perspectief de keeper slechts klein in beeld is, daardoor omvat de keeper relatief weinig pixels. Dit resulteert in grotere klikfouten.
Er is vergelijkbaar onderzoek gevonden om de onderzoeksresultaten mee te vergelijken, het artikel kon echter 4. Discussie Er bestaat een significant verband tussen de reactietijden niet geraadpleegd worden. Hierdoor was het niet mogelijk (8) van de keuze-reactietijd test en de keeper-reactietijd test. de resultaten van dit onderzoek te vergelijken . Er was geen significant verband tussen de reactietijden van de simpele-reactietijd test en de keeper-reactietijd Bij vervolgonderzoek moet ten minste rekening gehouden worden met de volgende test. punten:
- Het onderzoek omvat slechts onervaren keepers. In vervolgonderzoek moeten ervaren keepers worden meegenomen om te kunnen bepalen of een geïsoleerde keuze-reactietijd test ook voor hen valide is voor het bepalen wie sneller reageert bij het nemen van strafschoppen. - Het aantal proefpersonen moet worden verhoogd. - Er moet een andere meetopstelling worden bedacht zodat de keeper groter in beeld is, waardoor klikfouten worden geminimaliseerd. 5. Conclusie Uit de resultaten blijkt dat er een niet significante correlatie bestaat tussen de simpele-reactietijd test en de keeper-reactietijd test. Dit betekent dat deze test te weinig samenhang heeft met de werkelijkheid om op basis van zijn gegevens uitspraken te kunnen doen. Er heerst een significante correlatie tussen de keuzereactietijd test en de keeper-reactietijd test. Hieruit kan geconcludeerd worden dat de ontworpen geïsoleerde keuze-reactietijd test wel gebruikt kan worden om te bepalen of een keeper een snellere reactie heeft dan een andere keeper bij het stoppen van strafschoppen. Hierbij wordt er vanuit gegaan dat de betreffende persoon geen ervaring heeft. 6. Literatuurlijst 1. Kosinski R. J. September 2010, A Literature Review on Reaction Time, Clemson University (http://biology.clemson.edu/bpc/bp/Lab/110/reaction.htm#Fatigue) 2. Hart M. A., Reeve T.G., 29 May 2001, Influence of practice on response-selection and response-implementation processes involved in the response-interference effect, Acta Psychologica 109 (2002) pag. 177-194 3. Saxena, C., Kaur, R. & Arun, P. February 1, 2008, Reaction Time of a Group of Physics Students, Department of Physics and Electronics, S.G.T.B. Khalsa College, University of Delhi, Delhi 110 007, India. 4. http://www.randomizer.org/ 5. Online Simpele-reactietijd test: http://www.fccapeldoorn.nl/randomtest.htm 6. Kosinski B., Cummings J., 1999, The Scientific Method: An Introduction Using Reaction Time, www. ableweb.org 7. Hart M.A., Reeve T.G., 29 May 2001, A review of the modulation of the startle reflex by affective states and its application in psychiatry. Clinical Neurophysiology, September 2003; 114(9):1557-79. 8. Richardson J. K., Mar2010, Can a Clinical Measure of Reaction Time Predict a Sport-Specific Protective Response? Clinical Journal of Sport Medicine, , Vol. 20 Issue 2, p140 1/4p.
