EMG-getriggerte Closed-Loop-Stimulation für Personen mit Rückenmarksverletzungen
Die meisten Personen mit einer Rückenmarksverletzung (SCI) haben Restnervenkreise. Die Forscher wollen diese Schaltkreise stärken, um die motorische Erholung nach einer Verletzung zu verbessern. Dazu versuchen die Forscher, elektrische und magnetische Stimulation mit körperlichem Training zu kombinieren, das auf die Verbindungen zwischen Nervenkreisen abzielt. Frühere Studien anderer Gruppen haben gezeigt, dass die Synapsenstärke nach kurzer paariger Stimulation zwischen dem Gehirn (motorischer Kortex) und den peripheren Nerven, die die Zielmuskeln versorgen, vorübergehend verbessert werden kann - mit anderen Worten "Fire Together, Wire Together".
Die Absicht des Gehirns, einen Muskel zu bewegen, kann durch Aufzeichnung der elektrischen Oberflächenaktivität über den Zielmuskeln (Elektromyographie oder EMG) gelesen werden. In Tiermodellen von SCI haben Wissenschaftler erfolgreich Zielmuskel-EMG verwendet, um elektrische Stimulationsimpulse des Rückenmarks auszulösen, während die Tiere körperliche Übungen durchführen. Die Nutzung körpereigener Signale zur Auslösung einer Nervenstimulation wird „Closed-Loop-Stimulation“ genannt. Dies könnte eine optimale Methode sein, um Gehirn- und Nervenaktivität zu koordinieren, insbesondere mit dem klinischen Vorteil, dass es mit körperlichem Bewegungstraining kombiniert werden kann. Ob die EMG-getriggerte Closed-Loop-Stimulation die gleiche Wirkung hat, wenn sie nicht-invasiv beim Menschen angewendet wird, ist jedoch noch unbekannt.
Diese vorgeschlagene Studie ist ein Proof-of-Principle, um das Potenzial einer nicht-invasiven Closed-Loop-Stimulation bei Menschen mit unvollständiger zervikaler Rückenmarksverletzung zu demonstrieren. Wir werden verschiedene Kombinationen von getriggerter und nicht getriggerter elektrischer und magnetischer Stimulation testen und die kurzfristigen Auswirkungen auf die Nervenübertragung und die qualifizierte Funktion der Handmuskulatur aufzeichnen. Diese Pilotstudie wird eine Grundlage für zukünftige Studien bilden, die EMG-getriggerte Stimulation mit langfristigem körperlichen Übungstraining kombinieren.
Studienübersicht
Status
Status
Bedingungen
Bedingungen
Intervention / Behandlung
Intervention / Behandlung
Detaillierte Beschreibung
Sowohl in Tiermodellen als auch bei Menschen mit Rückenmarksverletzung (SCI) hat sich die synaptische Wirksamkeit zwischen kortikospinalen Axonen und spinalen Motoneuronen nach einer kurzen Periode gepaarter Stimulation zwischen motorischem Kortex und spinalen oder peripheren Stellen vorübergehend verbessert. Bei einer Demonstration der Closed-Loop-Stimulation bei SCI-Ratten wurden Signale der Zielmuskelelektromyographie (EMG) verwendet, um eine elektrische Stimulation des Rückenmarks auszulösen, während körperliches Umtraining durchgeführt wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass eine EMG-getriggerte Stimulation plus körperliches Umtraining zu einer stärkeren motorischen Erholung führte als eine nicht-getriggerte Stimulation oder körperliches Training allein. Diese Studien verwendeten jedoch eine invasive direkte Rückenmarkstimulation in Nagetiermodellen. Ob dieser Ansatz beim Menschen nicht-invasiv funktionieren kann, ist noch unbekannt.
Zwanzig Teilnehmer (10 arbeitsfähige und 10 Querschnittgelähmte) werden rekrutiert. Jedes Thema wird fünf verschiedenen 20-minütigen Interventionen unterzogen. Die Stimulation wird am motorischen Kortex über transkranielle Magnetstimulation (TMS), den Nervus medianus oder beides abgegeben. Die Stimulation erfolgt entweder, während sich das Subjekt passiv in Ruhe befindet, oder wird durch Erreichen der endogenen EMG-Schwelle während einer Pinch-Aufgabe ausgelöst. Die Ergebnisse werden zu Studienbeginn und eine Stunde nach der Intervention alle 20 Minuten gemessen.
Die Forscher gehen davon aus, dass für mindestens 20 Minuten nach der Stimulation eine Sitzung mit EMG-getriggerter Stimulation die Amplitude des motorisch evozierten Potenzials signifikant verbessert, die Dauer der kortikalen Ruhephase erhöht und die Zeit verkürzt, die zum Abschließen einer Pegboard-Aufgabe erforderlich ist, verglichen mit einer Sitzung mit passiv abgegebener Stimulation . Die Forscher gehen ferner von der Hypothese aus, dass eine EMG-getriggerte Mittelnervenstimulation allein gleiche oder größere Vorteile bieten wird wie eine EMG-getriggerte TMS oder eine EMG-getriggerte gepaarte Stimulation.
Hypothese 1: Eine Sitzung mit EMG-getriggerter Stimulation wird die Amplitude des motorisch evozierten Potenzials (MEP) signifikant verbessern, die Dauer der kortikalen Ruheperiode von APB verlängern und die Zeit verringern, die erforderlich ist, um eine manuelle Pegboard-Aufgabe im Vergleich zu einer Sitzung mit passiv abgegebener Stimulation oder einer Sitzung abzuschließen der freiwilligen Kontraktion allein für mindestens 20 Minuten nach der Stimulation.
Hypothese 2: EMG-getriggerte PNS allein führt zu gleichen oder größeren Wirkungen als EMG-getriggerte TMS oder gepaarte TMS+PNS-Stimulation. Dies würde darauf hindeuten, dass EMG-getriggertes PNS als mögliche Intervention während des körperlichen Trainings verwendet werden könnte, einer Umgebung, in der TMS schwierig anzuwenden ist.
Studientyp
Studientyp
Einschreibung (Tatsächlich)
Einschreibung
Phase
Phase
- Unzutreffend
Kontakte und Standorte
Studienorte
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New York
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Bronx, New York, Vereinigte Staaten, 10468
- James J. Peters VA Medical Center
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Teilnahmekriterien
Zulassungskriterien
Zulassungskriterien
Studienberechtigtes Alter
Akzeptiert gesunde Freiwillige
Studienberechtigte Geschlechter
Beschreibung
Einschlusskriterien:
- Alter zwischen 18 und 75 Jahren;
- Chronische (mehr als 12 Monate seit der Verletzung) motorisch-inkomplette SCI zwischen den neurologischen Ebenen C2-C8
- Punktzahl von 3 oder mehr (von 5) beim manuellen Muskeltest der Fingerstreckung, Fingerbeugung oder Fingerabduktion in der linken oder rechten Hand;
- Nachweisbare F-Wellen-Antworten des linken oder rechten M. abductor pollicis brevis (APB) auf die Stimulation des N. medianus;
- Erkennbare motorisch evozierte Potentiale im linken oder rechten APB;
- Kann eine Daumen-Mittelfinger-Oppositionsaufgabe mit nachweisbarer APB-EMG-Muskelaktivität ausführen.
Ausschlusskriterien:
- Mehrere Läsionen des Rückenmarks;
- Vorgeschichte von Anfällen;
- Beatmungsabhängigkeit oder offene Tracheotomiestelle;
- Verwendung von Medikamenten, die die Krampfschwelle signifikant senken, wie trizyklische Antidepressiva, Amphetamine, Neuroleptika, Dalfampridin und Bupropion;
- Schlaganfall, Hirntumor, Hirnabszess oder Multiple Sklerose in der Vorgeschichte;
- Vorgeschichte eines mittelschweren oder schweren Kopftraumas (Bewusstseinsverlust für mehr als eine Stunde oder Anzeichen einer Gehirnkontusion oder -blutung oder einer depressiven Schädelfraktur bei früherer Bildgebung);
- Geschichte von implantierten Hirn-/Wirbelsäulen-/Nervenstimulatoren, Aneurysma-Clips, ferromagnetischen Metallimplantaten oder Herzschrittmachern/Defibrillatoren;
- Signifikante Koronararterien- oder Herzleitungserkrankung;
- Kürzlich (innerhalb der letzten 6 Monate) aufgetretene rezidivierende autonome Dysreflexie, definiert als Syndrom eines plötzlichen Anstiegs des systolischen Blutdrucks von mehr als 20 mm Hg oder des diastolischen Drucks von mehr als 10 mm Hg, ohne Anstieg der Herzfrequenz, begleitet von Symptomen wie Kopfschmerzen, Gesichtsrötung, Schwitzen, verstopfte Nase und verschwommenes Sehen (dies wird während aller Screening- und Testverfahren genau überwacht);
- Geschichte der bipolaren Störung;
- Selbstmordversuch in der Vorgeschichte;
- Aktive Psychose;
- Starker Alkoholkonsum (mehr als 5 Unzen Alkohol) innerhalb der letzten 48 Stunden;
- Offene Hautläsionen über Gesicht, Hals, Schultern oder Armen;
- Schwangerschaft
- Nach Feststellung des Studienarztes für die Studienteilnahme ungeeignet.
Studienplan
Wie ist die Studie aufgebaut?
Designdetails
- Hauptzweck: GRUNDWISSENSCHAFT
- Zuteilung: N / A
- Interventionsmodell: SINGLE_GROUP
- Maskierung: KEINER
Anzahl der Arme
Waffen und Interventionen
Teilnehmergruppe / ArmTeilnehmergruppe / Arm |
Intervention / BehandlungIntervention / Behandlung |
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EXPERIMENTAL: Alle Schulfächer
Alle Probanden durchlaufen dasselbe vollständige Protokoll, einschließlich PNS und TMS in Ruhe und aktive Handbewegungen (Signale vom Daumenmuskel), die PNS und TMS auslösen.
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PNS, TMS oder PNS+TMS werden geliefert, während der Teilnehmer bestimmte Fingeraufgaben mit unterschiedlichem Kraftaufwand ausführt. Dies ist ein Experiment, das darauf ausgelegt ist, momentane Veränderungen in der Muskelfunktion zu erkennen. |
Was misst die Studie?
Primäre Ergebnismessungen
Primäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
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Änderung der Amplitude des motorisch evozierten Potenzials (MEP) der Muskelantwort des M. abductor pollicis brevis (APB) auf einzelne TMS-Impulse
Zeitfenster: Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Fingerfertigkeit
Zeitfenster: Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Zeitgesteuerte Leistung an einer geriffelten Stecktafelaufgabe.
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Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Sekundäre Ergebnismessungen
Sekundäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Griffstärke
Zeitfenster: Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Die Stärke wird mit tragbarer drahtloser Dynamometrie quantifiziert.
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Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Änderung der Dauer der „kortikalen Ruhephase“ nach TMS-Stimulation während der APB-Kontraktion
Zeitfenster: Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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F-Wellen-Antworten des APB-Muskels
Zeitfenster: Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Beurteilt vor, dann 0, 20, 40 und 60 Minuten nach dem Eingriff.
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Mitarbeiter und Ermittler
Sponsor
Sponsor
Ermittler
Ermittler
- Hauptermittler: Noam Y Harel, MD, PhD, James J. Peters VA Medical Center
Studienaufzeichnungsdaten
Haupttermine studieren
Studienbeginn (TATSÄCHLICH)
Studienbeginn
Primärer Abschluss (TATSÄCHLICH)
Primärer Abschluss
Studienabschluss (TATSÄCHLICH)
Studienabschluss
Studienanmeldedaten
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst gepostet (TATSÄCHLICH)
Zuerst gepostet
Studienaufzeichnungsaktualisierungen
Letztes Update gepostet (TATSÄCHLICH)
Letztes Update gepostet
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Zuletzt verifiziert
Zuletzt verifiziert
Mehr Informationen
Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie
Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen
Andere Studien-ID-Nummern
Andere Studien-ID-Nummern
- Wu-17-18
Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)
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Beschreibung des IPD-Plans
Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt
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