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A Two-step Training Paradigm for Voluntary Control of the Peri-auricular Muscles

2017年4月4日 更新者:Carolee Winstein、University of Southern California
The current study intends to test the effectiveness of a two-step training paradigm for a set of skeletal muscles, which are above and behind the external portion of the ear (Peri-auricular muscles).

調査の概要

詳細な説明

Survivors of spinal cord injury (SCI) usually have severe mobility limitation due to their paralysis.In order to improve the independence of living for those patients, scientists and engineers invented many different types of assistive devices, such as breath controlled "sip and puff" devices, speech controlled devices, eye movement controlled devices, and head movement controlled devices. However, one limitation of the previous designs is that they all require usurping the intact function of a functional organ like mouth or eyes. A recent design by Reach Bionic's company takes advantage of a set of ear muscles-the peri-auricular muscles-that are present in more than 95% of the population, but do not serve any physiologic function in humans. These muscles are innervated by branches of cranial nerves that are controlled through the brain stem, above the spinal cord. Therefore, it is unlikely they will be affected even by a very high SCI. The design intention is to translate the ear contraction signal from the muscles into the meaningful control signal to direct a wheelchair or operate a computer cursor in a fashion to a joystick or mouse. However, since most people do not have the ability to voluntarily contract their ear muscles, the question remains how to best learn to contract our ear muscles and design an effective training paradigm.

Since norm volunteers will have the same voluntary control of their peri-auricular muscles as the patients suffering from spinal cord injury, thus, the investigators are going to test the effectiveness of our two-step training paradigm among the healthy participants at this explorative stage.

In specific, at the first step of training, participants will be asked to voluntarily contract their ear muscles with the facilitation of electrical stimulation. At the second step of training, they will take part in a computer game and will be asked to move a cursor to a specific target that will randomly appear on the computer screen. The cursor will be controlled by the electrical activities produced by the ear muscles contractions that will be captured by surface electromyography (EMG) signals.

The computer game performance of each participant before and after the second step of training with surface EMG signals feedback and the mean surface EMG signal amplitude of the auricular muscles at the maximum voluntary contraction at baseline, after the first step of training, and after the second step of training will be compared.

研究の種類

介入

入学 (予想される)

10

段階

  • 初期フェーズ 1

連絡先と場所

このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。

研究場所

    • California
      • Los Angeles、California、アメリカ、90089
        • University of Southern California-Health Sciences Campus

参加基準

研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。

適格基準

就学可能な年齢

18年~64年 (大人)

健康ボランティアの受け入れ

はい

受講資格のある性別

全て

説明

Inclusion Criteria:

  • healthy participants
  • can't control their peri-auricular muscles at the beginning of the study (no visible movement of the ears on command).

Exclusion Criteria:

  • Suffering any comorbid neuromuscular disease.
  • Having a history of severe traumatic brain injury.
  • Demonstrating cognitive impairment that would prevent them from providing inform consent or following the directions of the study protocol.
  • Having a history of migraine headaches that could be exacerbated with the use of the electrical stimulation or the prolonged training sessions.
  • Temporomandibular Joint (TMJ) dysfunction that could lead to unusual discomfort following training session.
  • Having a history of prior seizure.
  • Being implanted with pacemaker or defibrillators.

研究計画

このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。

研究はどのように設計されていますか?

デザインの詳細

  • 主な目的:他の
  • 割り当て:なし
  • 介入モデル:単一グループの割り当て
  • マスキング:なし(オープンラベル)

武器と介入

参加者グループ / アーム
介入・治療
実験的:Peri-auricular muscles voluntary contraction training paradigm
The whole training paradigm consists of two steps. At the first step of training, the electrical stimulation (FastStart neuromuscular electrical stimulator) will be applied to facilitate the voluntary contractions of the ear muscles, and the motion of the outer ear in two directions (up/down, forward/backward) will be videotaped and played back to the participants so that they can get real-time visual feedback about their ear movement. At the second step of training, surface EMG electrodes will be placed on the skin around participants' ears. During the training, they are required to move a cursor to a specific target that will randomly appear on the computer screen. The cursor will be controlled by the electrical signal from the contraction of their bilateral peri-auricular muscles. In the computer game, contraction of the left ear muscles will move the cursor to the left side and contraction of your right ear muscles will move the cursor to the right side.
他の名前:
  • Biosemi Active two EMG measurement system

この研究は何を測定していますか?

主要な結果の測定

結果測定
時間枠
The surface EMG signal amplitude of the auricular muscles at the maximum voluntary contraction
時間枠:Up to 5 weeks
Up to 5 weeks

二次結果の測定

結果測定
時間枠
The computer game performance score
時間枠:Up to 2 weeks
Up to 2 weeks

協力者と研究者

ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。

捜査官

  • 主任研究者:Carolee J. Winstein, Ph.D、University of Southern California
  • 主任研究者:Baker Lucinda, Ph.D、University of Southern California

出版物と役立つリンク

研究に関する情報を入力する責任者は、自発的にこれらの出版物を提供します。これらは、研究に関連するあらゆるものに関するものである可能性があります。

研究記録日

これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。

主要日程の研究

研究開始

2015年2月1日

一次修了 (実際)

2016年8月1日

研究の完了 (実際)

2016年8月31日

試験登録日

最初に提出

2015年1月29日

QC基準を満たした最初の提出物

2015年2月3日

最初の投稿 (見積もり)

2015年2月9日

学習記録の更新

投稿された最後の更新 (実際)

2017年4月5日

QC基準を満たした最後の更新が送信されました

2017年4月4日

最終確認日

2017年4月1日

詳しくは

本研究に関する用語

その他の研究ID番号

  • HS-14-00672

個々の参加者データ (IPD) の計画

個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?

未定

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