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Novel Brain Signal Feedback Paradigm to Enhance Motor Learning After Stroke

11 de maio de 2020 atualizado por: 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.

Visão geral do estudo

Status

Concluído

Condições

Intervenção / Tratamento

Descrição detalhada

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 de estudo

Intervencional

Inscrição (Real)

4

Estágio

  • Não aplicável

Contactos e Locais

Esta seção fornece os detalhes de contato para aqueles que conduzem o estudo e informações sobre onde este estudo está sendo realizado.

Locais de estudo

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

Critérios de participação

Os pesquisadores procuram pessoas que se encaixem em uma determinada descrição, chamada de critérios de elegibilidade. Alguns exemplos desses critérios são a condição geral de saúde de uma pessoa ou tratamentos anteriores.

Critérios de elegibilidade

Idades elegíveis para estudo

21 anos a 88 anos (Adulto, Adulto mais velho)

Aceita Voluntários Saudáveis

Sim

Gêneros Elegíveis para o Estudo

Tudo

Descrição

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'

Plano de estudo

Esta seção fornece detalhes do plano de estudo, incluindo como o estudo é projetado e o que o estudo está medindo.

Como o estudo é projetado?

Detalhes do projeto

  • Finalidade Principal: Viabilidade do dispositivo
  • Alocação: N / D
  • Modelo Intervencional: Atribuição de grupo único
  • Mascaramento: Nenhum (rótulo aberto)

Armas e Intervenções

Grupo de Participantes / Braço
Intervenção / Tratamento
Experimental: 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
Outro: 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.

O que o estudo está medindo?

Medidas de resultados primários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Arm Motor Abilities Test Functional Domain (AMAT - F)
Prazo: 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.

Medidas de resultados secundários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Change Score From Baseline to Post Treatment for the Fugl Meyer Coordination Scale
Prazo: 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

Colaboradores e Investigadores

É aqui que você encontrará pessoas e organizações envolvidas com este estudo.

Patrocinador

VA Office of Research and Development

Investigadores

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

Publicações e links úteis

A pessoa responsável por inserir informações sobre o estudo fornece voluntariamente essas publicações. Estes podem ser sobre qualquer coisa relacionada ao estudo.

Publicações Gerais

Datas de registro do estudo

Essas datas acompanham o progresso do registro do estudo e os envios de resumo dos resultados para ClinicalTrials.gov. Os registros do estudo e os resultados relatados são revisados ​​pela National Library of Medicine (NLM) para garantir que atendam aos padrões específicos de controle de qualidade antes de serem publicados no site público.

Datas Principais do Estudo

Início do estudo (Real)

1 de janeiro de 2017

Conclusão Primária (Real)

1 de agosto de 2018

Conclusão do estudo (Real)

28 de setembro de 2018

Datas de inscrição no estudo

Enviado pela primeira vez

26 de julho de 2016

Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ

1 de agosto de 2016

Primeira postagem (Estimativa)

4 de agosto de 2016

Atualizações de registro de estudo

Última Atualização Postada (Real)

21 de maio de 2020

Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade

11 de maio de 2020

Última verificação

1 de maio de 2020

Mais Informações

Termos relacionados a este estudo

Palavras-chave

Termos MeSH relevantes adicionais

Outros números de identificação do estudo

  • N2192-P
  • RX2192 (Outro identificador: University of Florida)

Plano para dados de participantes individuais (IPD)

Planeja compartilhar dados de participantes individuais (IPD)?

SIM

Descrição do plano 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.

Prazo de Compartilhamento de IPD

within 2 years after study completion.

Critérios de acesso de compartilhamento IPD

data sharing agreement

Informações sobre medicamentos e dispositivos, documentos de estudo

Estuda um medicamento regulamentado pela FDA dos EUA

Não

Estuda um produto de dispositivo regulamentado pela FDA dos EUA

Não

produto fabricado e exportado dos EUA

Não

Essas informações foram obtidas diretamente do site clinicaltrials.gov sem nenhuma alteração. Se você tiver alguma solicitação para alterar, remover ou atualizar os detalhes do seu estudo, entre em contato com register@clinicaltrials.gov. Assim que uma alteração for implementada em clinicaltrials.gov, ela também será atualizada automaticamente em nosso site .

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