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Novel Brain Signal Feedback Paradigm to Enhance Motor Learning After Stroke

11 maggio 2020 aggiornato da: 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.

Panoramica dello studio

Stato

Completato

Condizioni

Intervento / Trattamento

Descrizione dettagliata

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.

Tipo di studio

Interventistico

Iscrizione (Effettivo)

4

Fase

  • Non applicabile

Contatti e Sedi

Questa sezione fornisce i recapiti di coloro che conducono lo studio e informazioni su dove viene condotto lo studio.

Luoghi di studio

  • Stati Uniti
    • Florida
      • Gainesville, Florida, Stati Uniti, 32608
        • North Florida/South Georgia Veterans Health System, Gainesville, FL

Criteri di partecipazione

I ricercatori cercano persone che corrispondano a una certa descrizione, chiamata criteri di ammissibilità. Alcuni esempi di questi criteri sono le condizioni generali di salute di una persona o trattamenti precedenti.

Criteri di ammissibilità

Età idonea allo studio

Da 21 anni a 88 anni (Adulto, Adulto più anziano)

Accetta volontari sani

Sì

Sessi ammissibili allo studio

Tutto

Descrizione

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'

Piano di studio

Questa sezione fornisce i dettagli del piano di studio, compreso il modo in cui lo studio è progettato e ciò che lo studio sta misurando.

Come è strutturato lo studio?

Dettagli di progettazione

  • Scopo principale: Fattibilità del dispositivo
  • Assegnazione: N / A
  • Modello interventistico: Assegnazione di gruppo singolo
  • Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)

Armi e interventi

Gruppo di partecipanti / Arm
Intervento / Trattamento
Sperimentale: 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
Altro: 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.

Cosa sta misurando lo studio?

Misure di risultato primarie

Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
Arm Motor Abilities Test Functional Domain (AMAT - F)
Lasso di tempo: 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.

Misure di risultato secondarie

Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
Change Score From Baseline to Post Treatment for the Fugl Meyer Coordination Scale
Lasso di tempo: 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

Collaboratori e investigatori

Qui è dove troverai le persone e le organizzazioni coinvolte in questo studio.

Sponsor

VA Office of Research and Development

Investigatori

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

Pubblicazioni e link utili

La persona responsabile dell'inserimento delle informazioni sullo studio fornisce volontariamente queste pubblicazioni. Questi possono riguardare qualsiasi cosa relativa allo studio.

Pubblicazioni generali

Studiare le date dei record

Queste date tengono traccia dell'avanzamento della registrazione dello studio e dell'invio dei risultati di sintesi a ClinicalTrials.gov. I record degli studi e i risultati riportati vengono esaminati dalla National Library of Medicine (NLM) per assicurarsi che soddisfino specifici standard di controllo della qualità prima di essere pubblicati sul sito Web pubblico.

Studia le date principali

Inizio studio (Effettivo)

1 gennaio 2017

Completamento primario (Effettivo)

1 agosto 2018

Completamento dello studio (Effettivo)

28 settembre 2018

Date di iscrizione allo studio

Primo inviato

26 luglio 2016

Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità

1 agosto 2016

Primo Inserito (Stima)

4 agosto 2016

Aggiornamenti dei record di studio

Ultimo aggiornamento pubblicato (Effettivo)

21 maggio 2020

Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC

11 maggio 2020

Ultimo verificato

1 maggio 2020

Maggiori informazioni

Termini relativi a questo studio

Parole chiave

Termini MeSH pertinenti aggiuntivi

Altri numeri di identificazione dello studio

  • N2192-P
  • RX2192 (Altro identificatore: University of Florida)

Piano per i dati dei singoli partecipanti (IPD)

Hai intenzione di condividere i dati dei singoli partecipanti (IPD)?

SÌ

Descrizione del piano 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.

Periodo di condivisione IPD

within 2 years after study completion.

Criteri di accesso alla condivisione IPD

data sharing agreement

Informazioni su farmaci e dispositivi, documenti di studio

Studia un prodotto farmaceutico regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti

No

Studia un dispositivo regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti

No

prodotto fabbricato ed esportato dagli Stati Uniti

No

Queste informazioni sono state recuperate direttamente dal sito web clinicaltrials.gov senza alcuna modifica. In caso di richieste di modifica, rimozione o aggiornamento dei dettagli dello studio, contattare register@clinicaltrials.gov. Non appena verrà implementata una modifica su clinicaltrials.gov, questa verrà aggiornata automaticamente anche sul nostro sito web .

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