脊髄連合可塑性の研究 (SCAP)
脊髄連合可塑性 (SCAP) は、脊髄損傷における腕と手の機能の回復を誘導するために開発された、皮質と脊髄の電気刺激を組み合わせた技術です。
提案された研究は、人間の治療への効果的な翻訳に不可欠な SCAP の理解を促進します。 この研究の目的は次のとおりです。
- 脊髄を介して筋肉へのシグナル伝達を電気刺激によって強化できるかどうかを判断します。
- 脊髄とそれがどのように動きを生み出すかについての理解を深めます。
- 脊髄への圧力を軽減する脊椎手術が脊髄の機能を改善できるかどうかを判断します。
目的 1 は、脊髄結合可塑性 (SCAP) の機械的理解を進めるように設計されています。
目的 2 は、SCAP が反復ペアリング期間後に脊髄興奮性を増加させるかどうかを判断します。 ラットでは、SCAP はペアの刺激を 5 分間与えただけで、筋肉の活性化を数時間増強します。
目的 1 と 2 は損傷していない脊髄のコンテキストでペア刺激の効果に焦点を当てたのに対し、目的 3 はペア刺激が損傷した脊髄セグメント全体で有効であるかどうかを評価します。 目的 3 は、目的 1 および 2 の実験を組み込みますが、SCI のある人、非侵襲的実験で脊髄障害のある外傷患者または手術前の患者、または術中セグメントの骨髄障害セグメントを対象としています。
調査の概要
状態
詳細な説明
頸髄損傷（SCI）の患者にとって、手の機能を取り戻すことは最優先事項です。 現在、脊髄損傷後に麻痺や重度の衰弱を患っている人々に対する有効な治療法はありません。 このプロジェクトの目標は、部分的な脊髄損傷後の腕と手の機能を改善するための有望な治療法を人間に翻訳することです。 このアプローチは、運動皮質と脊髄刺激の組み合わせを使用して、残存する脳と脊髄の接続の修復を促進します。
脳から脊髄への直接的な接続は、健康な状態で熟練した手の動きや、怪我後の動きの喪失にとって重要です。 脊髄損傷後、運動のための多くの神経接続が保存されます。 これらの接続は、電気刺激によって強化できます。
研究者は以前、脳と脊髄の刺激を組み合わせることで、ラットの脊髄の接続が強化されることを実証しました。 しかし、これが人間にも当てはまるかどうかは不明です。 この研究は、痛みや動きの減少のために脊椎手術を受けている人々、および外傷性脊髄損傷の人々を対象に非侵襲的にこれをテストするように設計されています. このプロジェクトの主な目的は 3 つあります。 まず、研究者は脳と脊髄を (術中および非侵襲的に) 刺激して、脳と脊髄の刺激をペアリングするタイミングの影響を研究しようとします。 第二に、研究者は、最適なタイミング (脊髄連想可塑性; SCAP) を繰り返すことが、脊髄の比較的損傷のない部分が標的とされている場合に、長期間にわたって筋肉の反応にどのように影響するかを研究します。 最後に、捜査官は、このプロトコルの影響がコードの負傷した部分を対象としたときにどのように変化するかを研究します。 手術中の脳と脊髄の刺激は、手術中の安全性を維持する同じデバイスで実行されますが、非侵襲的な刺激は、重大なリスクのないデバイスで実行されます。
参加者: 無傷のボランティア、慢性 (> 1 年) 子宮頸部 SCI の個人、および臨床的に必要な減圧手術を必要とする頸部ミエロパシーまたは神経根障害の個人が募集されます。 SCIおよびミエロパシーの参加者は、手の運動機能を部分的に保持し、左手または右手での指の伸展、指の屈曲、または指の外転の手動筋肉テストで1〜4（5点中）のスコアを付けます。 参加者はまた、正中神経刺激に対する左または右短母指外転筋 (APB) および/または尺骨神経刺激に対する第一背側骨間筋 (FDI) の検出可能な F 波応答を必要とします。
研究の種類
入学 (予想される)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究連絡先
- 名前：Jason B Carmel, M.D., Ph.D.
- 電話番号：917-301-1882
- メール：jbc28@cumc.columbia.edu
研究連絡先のバックアップ
- 名前：Noam Y Harel, M.D., Ph.D.
- 電話番号：212-241-7317
- メール：noam.harel@mssm.edu
研究場所
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New York
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New York、New York、アメリカ、10065
- 募集
- Weill Cornell Medicine
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コンタクト：
- Michael S Virk, M.D., Ph.D.
- 電話番号：503-494-4723
- メール：miv2010@med.cornell.edu
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主任研究者：
- Michael S Virk, M.D., Ph.D.
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副調査官：
- Daniel Riew, M.D.
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New York、New York、アメリカ、10032
- 募集
- Columbia University Irving Medical Center
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コンタクト：
- Jason B Carmel, MD, PhD
- 電話番号：212-305-6616
- メール：jbc28@cumc.columbia.edu
-
主任研究者：
- Jason B Carmel, M.D.
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副調査官：
- James R McIntosh, Ph.D.
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副調査官：
- Chris E Mandigo, M.D.
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副調査官：
- Ronald A Lehman, M.D.
-
New York、New York、アメリカ、10029
- 募集
- Bronx Veterans Medical Research Foundation, Inc
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主任研究者：
- Noam Y Harel, M.D., Ph.D.
-
コンタクト：
- Noam Y Harel, M.D., Ph.D.
- 電話番号：1742 718-584-9000
- メール：Noam.harel@va.gov
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
説明
非侵襲性
包含基準:
（参加者全員）
- 18 歳から 80 歳までの年齢。
- -スクリーニング前の30日間、安定した処方薬を持っている必要があります
- できる必要があります: 各実験の日にアルコール、喫煙、カフェインの摂取を控える。研究全体を通してレクリエーショナル ドラッグを控える。研究要件（つまり、7回の訪問）を約束します。インフォームドコンセントを提供します。
（健常者）
- -既知の中枢神経系または末梢神経系の疾患または損傷はありません。
(SCI 参加者 - 術中処置が予定されている患者を含む)
- 左手または右手の指の伸展、指の屈曲、または指の外転の手動筋力テストで 1 ～ 4 (5 点満点) のスコア。
除外基準:
（参加者全員）
- 発作の個人的または広範な家族歴;
- 人工呼吸器依存または気管切開部位の特許;
- アンフェタミン、神経弛緩薬、ダルファンプリジン、ブプロピオンなどの発作閾値を大幅に下げる薬物の使用;
- 脳卒中、脳腫瘍、脳膿瘍、または多発性硬化症の病歴;
- -中等度または重度の頭部外傷の病歴（1時間以上の意識喪失、または以前の画像検査での脳挫傷または出血または陥没頭蓋骨骨折の証拠）;
- -脳/脊椎/神経刺激装置、動脈瘤クリップ、頭部への強磁性金属インプラントの埋め込みの歴史（口の中を除く）;人工内耳;心臓ペースメーカー/除細動器;心内線;現在、頭蓋内圧が上昇しています。または脳または脊椎刺激に対するその他の禁忌。
- 重大な冠動脈または心伝導疾患; -駆出率が30％未満の心筋梗塞および心不全の最近の病歴またはクラスIIIまたはIVのニューヨーク心臓協会機能分類;
- -20 mm Hgを超える収縮期血圧または10 mm Hgを超える拡張期血圧の急激な上昇の症候群として定義される再発性の自律神経反射異常症の最近の病歴（過去6か月以内）、心拍数の上昇なし、頭痛などの症状を伴う、顔面紅潮、発汗、鼻づまり、かすみ目（これは、すべてのスクリーニングおよび検査手順で綿密に監視されます）;
- 重大な聴覚障害の病歴;
- 双極性障害の病歴;
- 自殺未遂の履歴;
- 活動性精神病;
- 化学物質依存または重大な心理社会的障害の最近の病歴（1年以上）;
- 過去 48 時間以内に大量のアルコールを消費した（酒 5 オンス以上）。
- 顔、首、肩、または腕に開いた皮膚病変;
- 妊娠;と
- -研究の医師によって決定された研究への参加には適していません。
術中
包含基準:
- 頸椎手術の臨床適応。
除外基準:
(皮質刺激を伴う実験用)
- てんかん;
- 金属インプラントによる頭蓋骨手術の歴史;
- 人工内耳;
- 首または脳血管に動脈瘤ステントを有する患者。
- 頭蓋骨の破片の証拠。 （脊髄刺激実験用）
- 首または胸部の刺激装置（迷走神経刺激、ペースメーカーを装着した心臓病患者など）
研究計画
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：基礎科学
- 割り当て：非ランダム化
- 介入モデル：クロスオーバー割り当て
- 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 |
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実験的：1. 負傷していない参加者 - 非侵襲的なペア刺激の即時かつ永続的な効果
参加者は、皮質刺激と脊髄刺激を組み合わせた場合の即時効果を調べるために、以下に参加します。A) 皮質刺激と脊髄刺激の非侵襲的組み合わせ。 B) 皮質刺激と脊髄刺激 (SCAP) の非侵襲的反復ペアリング。
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経頭蓋磁気刺激 (TMS) 閾値、経皮脊髄刺激 (TSCS) 閾値、および末梢および中枢の運動伝導時間が決定されます。
能動的介入では、2 つの TMS パルス強度がテストされます: 運動閾値の 90% と 120%。
2 つのコンディショニング TSCS パルス強度がテストされます: 応答しきい値の 50% と 90%。
単一の TSCS パルスは、TMS パルスの 30 ミリ秒前から 30 ミリ秒後までの範囲の間隔で頸髄に到達するようにタイミングを合わせて送達されます。
制御条件には、TMS のみ TSCS のみ、および非収束ペアリング レイテンシ ペアリング刺激が含まれます。
しきい値は上記のように決定されます。
反復ペアリングの直前に、ベースラインの皮質 MEP を測定するために、120% のしきい値で 12 の TMS パルスのセットが配信されます。
同様に、ベースライン脊髄 MEP を確立するために、しきい値の 120% で 12 の TSCS パルスのセットが配信されます。
セッションごとに、ベースラインの最大ピンチダイナモメトリーが決定されます。
SCAP プロトコルが完了した直後に、TMS、TSCS、および最大ピンチ ダイナモメトリーへの応答は、その後の 1 時間にわたって 10 分ごとに再度測定されます。
制御条件には、TMS のみ TSCS のみ、および非収束ペアリング レイテンシ ペアリング刺激が含まれます。
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実験的：2. 術中参加者 - ペア刺激の即時効果
参加者は、皮質刺激と脊髄刺激を組み合わせた場合の即時効果を調べるために、臨床的に必要な頸部手術が予定されている場合、以下に参加します。A) 皮質刺激と脊髄刺激の非侵襲的組み合わせ。 B) 皮質刺激と脊髄刺激の術中ペアリング。
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経頭蓋磁気刺激 (TMS) 閾値、経皮脊髄刺激 (TSCS) 閾値、および末梢および中枢の運動伝導時間が決定されます。
能動的介入では、2 つの TMS パルス強度がテストされます: 運動閾値の 90% と 120%。
2 つのコンディショニング TSCS パルス強度がテストされます: 応答しきい値の 50% と 90%。
単一の TSCS パルスは、TMS パルスの 30 ミリ秒前から 30 ミリ秒後までの範囲の間隔で頸髄に到達するようにタイミングを合わせて送達されます。
制御条件には、TMS のみ TSCS のみ、および非収束ペアリング レイテンシ ペアリング刺激が含まれます。
外科医は、硬膜外表面の 1 レベル吻側 (通常は C4/C5) の脊髄障害部位に脊髄電極を配置します。
脊髄および皮質の閾値が決定されます。
研究者は、同期収束の時間に対してさまざまな待ち時間で、しきい値の 120% で皮質を刺激し、しきい値の 90% で脊髄を刺激することにより、対になった刺激の即時効果をテストします。
制御介入には、皮質のみ (120%) 脊髄のみ (90%) および非収束潜時ペアリング刺激が含まれます。
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実験的：3. 術中参加者 - SCAP の永続的な効果
参加者は、臨床的に指示された頸部手術が予定されている場合、皮質および脊髄刺激の反復の永続的な影響を調べるために、以下に参加します。A) 皮質および脊髄刺激の非侵襲的反復ペアリング (SCAP)。 B) 皮質刺激と脊髄刺激 (SCAP) の術中反復ペアリング。
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しきい値は上記のように決定されます。
反復ペアリングの直前に、ベースラインの皮質 MEP を測定するために、120% のしきい値で 12 の TMS パルスのセットが配信されます。
同様に、ベースライン脊髄 MEP を確立するために、しきい値の 120% で 12 の TSCS パルスのセットが配信されます。
セッションごとに、ベースラインの最大ピンチダイナモメトリーが決定されます。
SCAP プロトコルが完了した直後に、TMS、TSCS、および最大ピンチ ダイナモメトリーへの応答は、その後の 1 時間にわたって 10 分ごとに再度測定されます。
制御条件には、TMS のみ TSCS のみ、および非収束ペアリング レイテンシ ペアリング刺激が含まれます。
術中: 脊髄および皮質の閾値が決定されます。
反復ペアリングの直前に、12 のベースライン皮質パルスと 12 のベースライン脊髄パルスのセットが 120% のしきい値で配信されます。
SCAP プロトコルが適用されますが、どちらもラットで永続的な効果を誘発することに成功しています。
ペアリング後、閾値の 120% での皮質刺激と 120% の閾値での脊髄刺激が、手術中 10 分ごとに繰り返されます。
患者のサブセットでは、研究者がSCAPを誘発するとは予想していない潜時で、または腹側硬膜外表面に配置された電極を使用して、ペアリングが繰り返されます。
制御介入には、非収束潜時でのペアリングの繰り返し、および皮質刺激と腹側硬膜外刺激のペアリングが含まれます。
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実験的：4. 慢性子宮頸部 SCI 参加者 - 非侵襲的 SCAP の永続的な効果
慢性頸部SCIの参加者は、皮質および脊髄刺激の反復による永続的な影響を調べるために、以下に参加します。A) 皮質および脊髄刺激の非侵襲的反復ペアリング(SCAP)。
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しきい値は上記のように決定されます。
反復ペアリングの直前に、ベースラインの皮質 MEP を測定するために、120% のしきい値で 12 の TMS パルスのセットが配信されます。
同様に、ベースライン脊髄 MEP を確立するために、しきい値の 120% で 12 の TSCS パルスのセットが配信されます。
セッションごとに、ベースラインの最大ピンチダイナモメトリーが決定されます。
SCAP プロトコルが完了した直後に、TMS、TSCS、および最大ピンチ ダイナモメトリーへの応答は、その後の 1 時間にわたって 10 分ごとに再度測定されます。
制御条件には、TMS のみ TSCS のみ、および非収束ペアリング レイテンシ ペアリング刺激が含まれます。
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実験的：5. 術中参加者 - 脊髄障害領域以下での SCAP の持続効果
参加者は、臨床的に指示された頸部手術が予定されている場合、皮質および脊髄刺激の反復の永続的な影響を調べるために、以下に参加します。A) 皮質および脊髄刺激の非侵襲的反復ペアリング (SCAP)。 B) 脊髄障害領域またはその下での皮質および脊髄刺激 (SCAP) の術中反復ペアリング。
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しきい値は上記のように決定されます。
反復ペアリングの直前に、ベースラインの皮質 MEP を測定するために、120% のしきい値で 12 の TMS パルスのセットが配信されます。
同様に、ベースライン脊髄 MEP を確立するために、しきい値の 120% で 12 の TSCS パルスのセットが配信されます。
セッションごとに、ベースラインの最大ピンチダイナモメトリーが決定されます。
SCAP プロトコルが完了した直後に、TMS、TSCS、および最大ピンチ ダイナモメトリーへの応答は、その後の 1 時間にわたって 10 分ごとに再度測定されます。
制御条件には、TMS のみ TSCS のみ、および非収束ペアリング レイテンシ ペアリング刺激が含まれます。
介入によると、「皮質および脊髄刺激の術中反復ペアリング（SCAP）」は、脊髄障害領域またはその下を対象としています。
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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 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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脳と脊髄の複合刺激中の脳刺激に対する手の筋肉の反応の大きさ
時間枠：すぐに
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手の筋肉の反応の大きさは、脊髄に収束するようにタイミングを合わせた脳と脊髄の刺激に反応して測定されます。
この値は、脳のみの刺激に対する筋肉の反応に対して正規化されます。
これは Arms 1-2 に適用されます。
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すぐに
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SCAP後の脳刺激に対する手の筋肉の反応の大きさ
時間枠：SCAP直後
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手の筋肉の反応の大きさは、脊髄に収束するようにタイミングを合わせた脳と脊髄の刺激に反応して測定されます。
この値は、SCAP プロトコルの前に行われた同等の測定値に正規化されます。
これは Arms 3-5 に適用されます。
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SCAP直後
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
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脊髄刺激に対する手の筋肉の反応の大きさ
時間枠：SCAP直後
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手の筋肉の反応の大きさは、脊髄に収束するようにタイミングを合わせた脳と脊髄の刺激に反応して測定されます。
この値は、SCAP プロトコルの前に行われた同等の測定値に正規化されます。
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SCAP直後
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脳または脊髄刺激に対するその後の反応に対するSCAPの効果の持続時間
時間枠：SCAPの1時間後
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手の筋肉の反応の大きさが、SCAP 後の最大レベルの 50% に低下するのにかかった時間。
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SCAPの1時間後
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ピンチ力
時間枠：SCAP直後
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親指と薬指の先端の間のピンチ反対強度 (C8-T1 脊髄回路への皮質伝達に大きく依存するタスクは、ハンドヘルド ダイナモメーターを使用して測定されます。
筋電図活動の力と二乗平均平方根 (RMS) が記録されます。
最大ピンチダイナモメトリーは、ベースライン測定と比較されます。
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SCAP直後
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H反射比の振幅
時間枠：SCAP直後
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H 反射振幅 (Hmax/Mmax)、肘の正中神経を介して 1.0 ms パルスでトリガーされる痙縮のバイオマーカー。
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SCAP直後
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脳刺激による筋肉反応の誘発閾値
時間枠：SCAP直後
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経皮皮質電気刺激の閾値は、MEP が検出されるまで、50V から 50V のステップで電圧を増加させることによって測定されます。
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SCAP直後
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脊髄刺激による筋肉反応の誘発閾値
時間枠：SCAP直後
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脊髄刺激の閾値は、刺激振幅を 1mA から 1mA 刻みで増加させることによって測定され、誘発電位が標的筋肉で観察可能になるまで、または安全限界に達するまで測定されます。
明確な誘発反応が刺激振幅の安全限界内で生成できない場合、3 つのパルス刺激が使用されるか、研究者は残りの実験のために標的筋肉を変更します。
研究はAPBを対象としていますが、より反応性の高い筋肉が代用される可能性があります.
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SCAP直後
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脊髄刺激に対する手の筋肉の反応の大きさ（持続）
時間枠：SCAPの30分後
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手の筋肉の反応の大きさは、脊髄に収束するようにタイミングを合わせた脳と脊髄の刺激に反応して測定されます。
この値は、SCAP プロトコルの前に行われた同等の測定値に正規化されます。
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SCAPの30分後
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ピンチ力（持続）
時間枠：SCAPの30分後
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親指と薬指の先端の間のピンチ反対強度 (C8-T1 脊髄回路への皮質伝達に大きく依存するタスクは、ハンドヘルド ダイナモメーターを使用して測定されます。
筋電図活動の力と二乗平均平方根 (RMS) が記録されます。
最大ピンチダイナモメトリーは、ベースライン測定と比較されます。
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SCAPの30分後
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H反射比の振幅（持続）
時間枠：SCAPの30分後
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H 反射振幅 (Hmax/Mmax)、肘の正中神経を介して 1.0 ms パルスでトリガーされる痙縮のバイオマーカー。
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SCAPの30分後
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脳刺激による筋肉反応の誘発閾値（持続）
時間枠：SCAPの30分後
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脊髄刺激の閾値は、刺激振幅を 1mA から 1mA 刻みで増加させることによって測定され、誘発電位が標的筋肉で観察可能になるまで、または安全限界に達するまで測定されます。
明確な誘発反応が刺激振幅の安全限界内で生成できない場合、3 つのパルス刺激が使用されるか、研究者は残りの実験のために標的筋肉を変更します。
研究はAPBを対象としていますが、より反応性の高い筋肉が代用される可能性があります.
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SCAPの30分後
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協力者と研究者
スポンサー
協力者
捜査官
- 主任研究者：Jason B Carmel, M.D., Ph.D.、Columbia University
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (予想される)
研究の完了 (予想される)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
その他の研究ID番号
- AAAT6563
- 1R01NS124224-01 (米国 NIH グラント/契約)
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?
IPD プランの説明
匿名化された個人レベルのデータは、Open Data Commons for Spinal Cord Injury (https://scicrunch.org/odc-sci)、 Figshare、またはその他。
これにより、異種の小規模な研究のより強力なメタ分析が可能になります。これは、大規模な薬物研究に適している他の分野よりも神経リハビリテーションでさらに緊急の必要性があります.
IPD 共有時間枠
IPD 共有アクセス基準
個人を特定できるデータは、有効な HIPAA 認可、インフォームド コンセント、および認可と同意に記載された条件にデータの使用を制限する適切な書面による同意に従って共有されます。
データ使用契約 (DUA) は、該当するインフォームド コンセント条項の順守を示し、受信者がデータセットに含まれるデータの個人を特定または再特定することを禁止します。
IPD 共有サポート情報タイプ
- STUDY_PROTOCOL
- SAP
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
米国で製造され、米国から輸出された製品。
この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。