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Novel Brain Signal Feedback Paradigm to Enhance Motor Learning After Stroke

11 mai 2020 mis à jour par: VA Office of Research and Development
Stroke (795,000/year in the US and 30 million existing stroke survivors in the world) damages brain neural structures that control coordinated upper limb movement. To most effectively target the brain damage, interventions should be directed so as to restore brain control serving coordination of peripheral neuromuscular function. Currently, there is a lack of a transformative intervention strategy, and only limited efficacy is seen in response to neural rehabilitation that is only peripherally-directed (limbs e.g.) or only directed at the brain. This study will employ a novel neural feedback approach with a closed-loop, real-time paradigm to engage and retrain existing brain function after stroke. Real-time functional magnetic resonance imaging (rtfMIR) provides neural feedback with the advantage of precisely identifying the location of brain activity for multiple cognitive and emotional tasks. However, the rtfMRI is costly and precludes motor learning that requires sitting and engaging the upper limb in complex motor tasks during imaging acquisition. In contrast, real-time functional near-infrared spectroscopy (rtfNIRS), although not as spatially precise as rtfMRI, offers a low-cost, portable solution to provide brain neural feedback during motor learning. This proposal will utilize both technologies in a hybrid, sequential motor learning protocol. Moreover, the study protocol will also simultaneously involve both central effective signals (through neural feedback) and peripheral affective signals by employing neutrally-triggered functional electrical stimulation (FES)-assisted coordination practice, which produces peripherally-induced affective signals from muscle and joint receptors. This novel combination intervention protocol will engage the central nervous system, motor effective pathway training along with induction of affective signal production (FES-assisted practice), all of which will be implemented within the framework of evidence-based motor learning principles.

Aperçu de l'étude

Statut

Complété

Les conditions

Intervention / Traitement

Description détaillée

This study aims to develop and test an innovative protocol for recovery of wrist extension after stroke, using a combination of rtfMRI, rtfNIRS, FES, and motor learning.

Aim I. Test the innovative coordination training protocol of combination rtfMRI/rtfNIRS central neural feedback and peripherally-directed, neurally-triggered FES-assisted coordination practice implemented within a framework of motor learning principles.

Hypothesis 1. Chronic stroke survivors will show significant improvement in upper limb function in response to the combined rtfMRI/rtfNIRS central neural feedback; peripherally-directed FES-assisted coordination practice of wrist and finger extension; and whole arm/hand motor learning (Primary measure: Pre-/post-treatment change score in Arm Motor Abilities Test - function domain (AMAT - F); secondary measure: Pre/post-treatment change score in Fugl-Meyer upper limb coordination.

Type d'étude

Interventionnel

Inscription (Réel)

4

Phase

  • N'est pas applicable

Contacts et emplacements

Cette section fournit les coordonnées de ceux qui mènent l'étude et des informations sur le lieu où cette étude est menée.

Lieux d'étude

  • États-Unis
    • Florida
      • Gainesville, Florida, États-Unis, 32608
        • North Florida/South Georgia Veterans Health System, Gainesville, FL

Critères de participation

Les chercheurs recherchent des personnes qui correspondent à une certaine description, appelée critères d'éligibilité. Certains exemples de ces critères sont l'état de santé général d'une personne ou des traitements antérieurs.

Critère d'éligibilité

Âges éligibles pour étudier

21 ans à 88 ans (Adulte, Adulte plus âgé)

Accepte les volontaires sains

Oui

Sexes éligibles pour l'étude

Tout

La description

Inclusion Criteria:

  • Cognition sufficiently intact to give valid informed consent to participate.*
  • Sufficient endurance to participate in rehabilitation sessions.
  • Ability to follow 2 stage commands.
  • Medically Stable
  • Age > 21 years.
  • Impaired upper limb function as follows: impaired ability to flex and extend the wrist.
  • At least 5 degrees of wrist flexion and extension of the wrist.
  • Passive ROM of wrist extension of at least 20 degrees.
  • At least 6 months post stroke.

Exclusion Criteria:

  • Metal implants, pacemaker, claustrophobia, inability to operate the MRI patient call button or any other contraindications for MRI.
  • Acute or progressive cardiac (including cardiac arrhythmias), renal, respiratory, neurological disorders or malignancy.
  • Active psychiatric diagnosis or psychological condition, or active drug/alcohol abuse.
  • Lower motor neuron damage or radiculopathy.
  • More than one stroke.

  • Pregnancy (discontinued from the study, if a woman becomes pregnant). * The combined scores for the Aid to Capacity Evaluation (ACE) and Mini-Mental Status Examination (MMSE) as follows:

    • MMSE 24-30 + the ACE score that states 'definitely capable'
    • MMSE 17 - 23 + the ACE score that states 'probably capable'

Plan d'étude

Cette section fournit des détails sur le plan d'étude, y compris la façon dont l'étude est conçue et ce que l'étude mesure.

Comment l'étude est-elle conçue ?

Détails de conception

  • Objectif principal: Faisabilité de l'appareil
  • Répartition: N / A
  • Modèle interventionnel: Affectation à un seul groupe
  • Masquage: Aucun (étiquette ouverte)

Armes et Interventions

Groupe de participants / Bras
Intervention / Traitement
Expérimental: Stroke Group

Intervention: Stroke subjects will receive neural feedback plus FES and motor learning intervention that spans 3 phases and up to a total of 60 sessions.

Phase I: real-time fMRI neural feedback training; Phase II: rtfNIRS-based neural feedback learning (built upon self-regulation strategies learned in Phase I and also assisted by neurally-triggered, peripherally-directed FES motor practice of wrist and finger extension); Phase III: motor learning minus neural feedback for an additional sessions up to 60 total; Phase IV: follow-up testing at 3 months after-treatment ends
Autre: Neural feedback plus FES and motor training
We are not testing the feasibility of the imaging methods; that has been well established and is used clinically. We are testing the feasibility of using neural feedback clinical imaging methods in a neural feedback paradigm which involves sequential rtfMRI (phase I) and rtfNIRS (phase II) training; Neurally-triggered, peripherally-directed FES-assist practice of wrist and finger extension will be combined with rtfNIRS training in Phase II; up to 60 total sessions, including additional motor learning sessions without brain neural feedback will be provided in Phase III.

Que mesure l'étude ?

Principaux critères de jugement

Mesure des résultats
Description de la mesure
Délai
Arm Motor Abilities Test Functional Domain (AMAT - F)
Délai: change score from baseline to post-treatment; approximately 3 months.

AMAT-F is a measure of 13 complex, coordinated tasks used in everyday living: functional normality of movement during the 13 tasks. Minimum clinically important difference (MCID) is 0.44 change score.

AMAT-F : Arm Motor Abilities Test, functional domain. minimum = 0 points. maximum = 5 points. 5 points is normal function.
change score from baseline to post-treatment; approximately 3 months.

Mesures de résultats secondaires

Mesure des résultats
Description de la mesure
Délai
Change Score From Baseline to Post Treatment for the Fugl Meyer Coordination Scale
Délai: from baseline to post-treatment, approximately 3 months

FM: Fugl-Meyer Coordination Scale: arm/hand coordination of isolated joint movement. The minimum clinically important difference (MCID) is 4.25 points.

FM: 0 points, no movement; 66 points, normal coordination throughout the upper limb.
from baseline to post-treatment, approximately 3 months

Collaborateurs et enquêteurs

C'est ici que vous trouverez les personnes et les organisations impliquées dans cette étude.

Parrainer

VA Office of Research and Development

Les enquêteurs

  • Chercheur principal: Janis J. Daly, PhD MS, North Florida/South Georgia Veterans Health System, Gainesville, FL

Publications et liens utiles

La personne responsable de la saisie des informations sur l'étude fournit volontairement ces publications. Il peut s'agir de tout ce qui concerne l'étude.

Publications générales

Dates d'enregistrement des études

Ces dates suivent la progression des dossiers d'étude et des soumissions de résultats sommaires à ClinicalTrials.gov. Les dossiers d'étude et les résultats rapportés sont examinés par la Bibliothèque nationale de médecine (NLM) pour s'assurer qu'ils répondent à des normes de contrôle de qualité spécifiques avant d'être publiés sur le site Web public.

Dates principales de l'étude

Début de l'étude (Réel)

1 janvier 2017

Achèvement primaire (Réel)

1 août 2018

Achèvement de l'étude (Réel)

28 septembre 2018

Dates d'inscription aux études

Première soumission

26 juillet 2016

Première soumission répondant aux critères de contrôle qualité

1 août 2016

Première publication (Estimation)

4 août 2016

Mises à jour des dossiers d'étude

Dernière mise à jour publiée (Réel)

21 mai 2020

Dernière mise à jour soumise répondant aux critères de contrôle qualité

11 mai 2020

Dernière vérification

1 mai 2020

Plus d'information

Termes liés à cette étude

Mots clés

Termes MeSH pertinents supplémentaires

Autres numéros d'identification d'étude

  • N2192-P
  • RX2192 (Autre identifiant: University of Florida)

Plan pour les données individuelles des participants (IPD)

Prévoyez-vous de partager les données individuelles des participants (DPI) ?

OUI

Description du régime IPD

De-identified, anonymized data-set will be created and shared after manuscript publication. Such data sets will be maintained locally according to the institutional policy and guidelines. De-identified data sets will be made available upon request to the study PI after study completion.

Délai de partage IPD

within 2 years after study completion.

Critères d'accès au partage IPD

data sharing agreement

Informations sur les médicaments et les dispositifs, documents d'étude

Étudie un produit pharmaceutique réglementé par la FDA américaine

Non

Étudie un produit d'appareil réglementé par la FDA américaine

Non

produit fabriqué et exporté des États-Unis.

Non

Ces informations ont été extraites directement du site Web clinicaltrials.gov sans aucune modification. Si vous avez des demandes de modification, de suppression ou de mise à jour des détails de votre étude, veuillez contacter register@clinicaltrials.gov. Dès qu'un changement est mis en œuvre sur clinicaltrials.gov, il sera également mis à jour automatiquement sur notre site Web .

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