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Novel Brain Signal Feedback Paradigm to Enhance Motor Learning After Stroke

2020년 5월 11일 업데이트: 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.

연구 개요

상태

완전한

정황

개입 / 치료

상세 설명

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.

연구 유형

중재적

등록 (실제)

4

단계

  • 해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 장소

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

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

21년 (성인, 고령자)

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

예

연구 대상 성별

모두

설명

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'

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 주 목적: 장치 타당성
  • 할당: 해당 없음
  • 중재 모델: 단일 그룹 할당
  • 마스킹: 없음(오픈 라벨)

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔
개입 / 치료
실험적: 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
다른: 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.

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Arm Motor Abilities Test Functional Domain (AMAT - F)
기간: 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.

2차 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Change Score From Baseline to Post Treatment for the Fugl Meyer Coordination Scale
기간: 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

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

스폰서

VA Office of Research and Development

수사관

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

간행물 및 유용한 링크

연구에 대한 정보 입력을 담당하는 사람이 자발적으로 이러한 간행물을 제공합니다. 이것은 연구와 관련된 모든 것에 관한 것일 수 있습니다.

일반 간행물

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (실제)

2017년 1월 1일

기본 완료 (실제)

2018년 8월 1일

연구 완료 (실제)

2018년 9월 28일

연구 등록 날짜

최초 제출

2016년 7월 26일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2016년 8월 1일

처음 게시됨 (추정)

2016년 8월 4일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2020년 5월 21일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2020년 5월 11일

마지막으로 확인됨

2020년 5월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

키워드

추가 관련 MeSH 약관

기타 연구 ID 번호

  • N2192-P
  • RX2192 (기타 식별자: University of Florida)

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

예

IPD 계획 설명

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.

IPD 공유 기간

within 2 years after study completion.

IPD 공유 액세스 기준

data sharing agreement

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

아니

미국에서 제조되어 미국에서 수출되는 제품

아니

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