RBR-563rqd9 Chronic effects of motor rehabilitation in Stroke survivors through Resistance Training and Neuromodulation

Date of registration: 04/03/2025 ^(mm/dd/yyyy)
Last approval date : 04/03/2025 ^(mm/dd/yyyy)

Study type:

Interventional

Scientific title:

Trial identification

• UTN code: U1111-1320-7533

• Public title:

  en

  Chronic effects of motor rehabilitation in Stroke survivors through Resistance Training and Neuromodulation

  pt-br

  Efeitos crônicos da reabilitação motora de sobreviventes de Acidente Vascular Cerebral (AVC) através de Treinamento de Força e Neuromodulação

• Scientific acronym:

• Public acronym:
• Secondaries identifiers:
  • 82940024.0.0000.5404
    Issuing authority: Plataforma Brasil
  • 7.161.884
    Issuing authority: Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Estadual de Campinas

Sponsors

• Primary sponsor: Instituto de Física Gleb Wataghin
• Secondary sponsor:
  • Institution: Instituto de Física Gleb Wataghin
• Supporting source:
  • Institution: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo

Health conditions

• Health conditions:

  en

  Stroke, not specified as haemorrhage or infarctio

  pt-br

  Acidente vascular cerebral, não especificado como hemorrágico ou isquêmico

• General descriptors for health conditions:

  en

  I639 Unspecified cerebral infarction

  pt-br

  I639 Infarto cerebral não especificado

• Specific descriptors:

  en

  I64 Stroke, not specified as haemorrhage or infarctio

  pt-br

  I64 Acidente vascular cerebral, não especificado como hemorrágico ou isquêmico

Interventions

• Interventions:

  en

  This study will be a double-blind randomized clinical controlled trial with a parallel intervention assignment. Twenty-eight patients (males and females), who have more than 18 years of age and had a Stroke episode more than 6 months ago will be recruited to this study. They will have severe impairments on the side of the body affected by the Stroke, caused by partial to complete hemiparesis of the arm and/or leg. All participants will be informed of the procedures of the study and will sign an informed consent form approved by the Research Ethics Committee of the University of Campinas. Patients may withdraw from their participation in the study at any time. All participants will be examined for the chronic effects of unilateral eccentric training of the non-paretic limbs combined or not with transcranial direct current stimulation on the motor cortex to induce the cross-education effect on neuromuscular and neurophysiological markers of the paretic limbs. Participants will be randomly divided into two groups of 14 individuals, who will perform 4 weeks of exercises that include: i) eccentric contractions of the non-paretic limbs or ii) eccentric contractions of the non-paretic limbs combined with transcranial direct current stimulation on the motor cortex. The randomization of participants into each group will be performed by using codes which will be sorted using Microsoft Excel’s (version 16.93) function =RAND(x). They will perform a series of assessments/measurements before, post-2, post-4 weeks of training (and post-48h after the final assessment for a retest assessment). The training sessions and assessments will occur at the Neurorehabilitation Laboratory of the Physics Institute, Institute of Physics Gleb Wataghin of the University of Campinas and at the Clinical Hospital of the University of Campinas, Campinas, SP, for the functional magnetic resonance imaging assessments, depending on the availability of the magnetic resonance scanner. Pre-training assessments: All pre-training assessments will occur 72h before the beginning of the training sessions. Patients will provide an informed consent and complete a medical questionnaire upon participation in the study. First, participants will be measured for body mass and height, and their resting-state brain connectivity measured by magnetic resonance imaging or electroencephalography will be assessed. In addition, their muscle characteristics will be measured (by ultrasonography), and their performances in clinical/functional tests will be assessed. Participants will then be tested for maximal voluntary isometric contraction torque and rate of force development of the paretic and non-paretic elbow flexors and knee extensors using an isokinetic dynamometer (Biodex System 4.0). The muscle activity of these muscle groups will be assessed during these tests using an electromyography device. Before and during the MVIC test, participants will also receive magnetic stimuli on the motor cortex and nerves (brachial plexus and femoral nerves), which will serve to assess responses of inhibitory and excitatory processes of the corticospinal tract and/or spinal cord responsible for the elbow flexor and knee extensor muscles. All these procedures will be performed using the same setup with the isokinetic dynamometer. Finally, the active ranges of motion of upper and lower limb joints of participants will be measured. Post-training assessments: Post-training assessments will be performed 48 hours after the end of 2 (mid) and 4 (final) weeks of training. Assessments after 2 and 4 weeks of training will be the same as those from pre-training. Participants will also repeat the same assessments 48 hours after the final assessment (retest) in order to understand whether potential adaptations in neural plasticity and motor improvements were maintained after training. Training procedures: The training program will occur for 4 weeks and will have a frequency of 3 sessions per week (totalizing 12 training sessions, divided into 2 blocks of 2 weeks) with at least 48 hour-interval between sessions. Training sessions will be conducted using a Vitruvian (West Perth, Australia) Trainer+ machine which offers different levels of resistance, and allows participants to control their strength and speed during each session. The machine also allows the resistance (load) to be increased or decreased during the concentric or eccentric phases of the movement. Although most of the pre- and post-session assessments will focus on the elbow flexors and knee extensors, participants will perform shoulder abduction, shoulder flexion, elbow flexion, and hip flexion exercises (unilaterally with only the non-paretic limbs) to increase their motivation during each training session. In order to increase the motivation and the range of motion reached in each exercise, an extended reality program (Gesture Collection) will also be used in the exercise sessions. The duration of each training session will be of 30-40 minutes. The sample will be randomly divided into two training groups: G1: This group will perform only eccentric unilateral contractions of the non-paretic limbs. G2: This group will perform eccentric unilateral contractions of the non-paretic limbs combined with anodal transcranial direct current stimulation (2 mA current) on the on the ipsilesional or contralateral motor cortex hemisphere during the initial 30 minutes of the exercise session. The choice of hemisphere for the positioning of anodal transcranial direct current stimulation device will depend on the results of study 1 of this project, which will indicate whether the stimulation of transcranial direct current stimulation on the hemisphere that is more or less active during unilateral exercise will potentiate the cross-education effect, leading to greater changes on the neuroplasticity of the nervous system and improvements of motor function. Group 1 will also receive the application of transcranial direct current stimulation on the motor cortex, but this will be a sham stimulation. Only the principal investigator will administer the transcranial direct current setting for each intervention, and the other researchers (who will also analyze the data) and participants will remain blinded to these parameters. According to the principle of progressive loads, participants will perform 2-3 sets (with 2-3 min rest between them) of 10-12 repetitions, and 50-60% of maximum voluntary eccentric contraction for each exercise during the two first weeks (first block) of training. In weeks 3-4 (second training block), participants will perform 3-4 sets of 6-8 repetitions, and 70-80% of maximum voluntary eccentric contraction for each exercise. Therefore, training will begin with low to moderate intensity in the first block, and the loads will be gradually increased in the second training block. All training sessions will be supervised by trained professionals. This gradual progression is intended to reduce any discomfort and the risk of injuries during the exercises.

  pt-br

  Trata-se de um estudo clínico randomizado controlado de dois braços, duplo-cego. Serão selecionados 28 pacientes, que tiveram Acidente Vascular Cerebral há mais de 6 meses, de ambos os sexos, acima de 18 anos de idade, e que mantiveram sequelas severas no lado do corpo afetado pelo acidente, como hemiparesia parcial a completa do braço e/ou perna. Todos os participantes após serem informados adequadamente do projeto e procedimentos da avaliação clínica a que serão submetidos, assinarão um termo de consentimento livre e esclarecido do Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Estadual de Campinas. Qualquer paciente poderá desistir da sua participação, em qualquer momento. Todos os participantes serão investigados quanto à eficácia do treinamento excêntrico unilateral dos membros não-paréticos combinados ou não à aplicação de estimulação transcraniana por corrente contínua no córtex motor para induzir efeito de educação cruzada em marcadores neuromusculares e neurofisiológicos de membros paréticos. Os participantes serão divididos aleatoriamente em dois grupos de 14 indivíduos, que irão realizar 4 semanas de exercícios que incluam: i) apenas contrações excêntricas dos membros não paréticos ou ii) contrações excêntricas dos membros não paréticos combinadas à aplicação de estimulação transcraniana por corrente contínua no córtex motor. A randomização dos grupos nos quais os participantes serão alocados será realizada através de códigos que serão sorteados utilizando da função =RAND(x) do software Microsoft Excel (versão 16.93). Os participantes irão realizar uma série de avaliações/medidas antes, pós-2, pós-4 semanas (e pós-48h depois da avaliação final para uma avaliação reteste) a partir do início do treinamento. Os treinamentos e avaliações serão realizadas no Laboratório de Neurorreabilitação do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo. Também deverão comparecer no Hospital de Clínicas da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo, para a realização dos exames de ressonância magnética funcional, a depender da disponibilidade do scanner de ressonância magnética. Avaliações pré-treinamento: As avaliações serão realizadas 72 h antes dos protocolos de treinamento começarem. Serão aplicados o termo de consentimento livre e esclarecido e os questionários iniciais sobre informações prévias e adequação ao estudo. Primeiramente, todos os participantes serão avaliados para a massa corporal e estatura, bem como a conectividade cerebral medida por ressonância magnética ou eletroencefalografia será realizada com os participantes em repouso. Após essas medidas, as características morfológicas musculares (analisadas por ultrassonografia) dos extensores do joelho e flexores do cotovelo dos participantes serão mensuradas, bem como as suas performances/avaliações em testes clínicos/funcionais serão avaliadas. Os participantes irão então realizar os testes de contração isométrica voluntária máxima para obtenção do torque máximo isométrico e taxa de produção de força de flexores do cotovelo e extensores do joelho dos membros paréticos e não paréticos em um dinamômetro isocinético (Biodex System 4.0). Simultaneamente, será coletado o sinal eletromiográfico destes grupos musculares para obtenção da atividade muscular. Antes e durante o teste de contração isométrica voluntária máxima, os participantes também receberão estímulos magnéticos no córtex e nos nervos (plexo braquial e femoral), que servirão para avaliar respostas de processos inibitórios e excitatórios do trato corticoespinhal e/ou medula espinhal referente aos músculos flexores do cotovelo e extensores do joelho. Ou seja, estes procedimentos citados serão todos realizados no mesmo set-up no dinamômetro isocinético previamente mencionado. Após esses procedimentos, as amplitudes de movimento ativas de diferentes articulações dos membros superiores e inferiores dos participantes serão medidas. Avaliações pós-treinamento: As avaliações serão realizadas 48 h após o término de 2 (meio) e 4 semanas (final) dos treinamentos. As avaliações pós-2 e pós-4 semanas de treinamento serão idênticas às de pré-treinamento. Os participantes também irão repetir as mesmas avaliações após 48h da avaliação final (reteste) para entender se houve manutenção de possíveis adaptações na plasticidade neural e melhorias motores dos pacientes de cada grupo de treinamento. Treinamento: Os programas de treinamento serão realizados durante 4 semanas, com frequência de 3 sessões por semana (totalizando 12 sessões de treinamento, divididos em 2 blocos de 2 semanas) e com um tempo de intervalo de no mínimo 48h entre sessões. As sessões de treinamento serão realizadas com a utilização de um equipamento Trainer+, Vitruvian (West Perth, Australia) que oferece diferentes níveis de resistência para a realização de exercícios de força, bem como permite o controle da força e da velocidade que indivíduos conseguem produzir durante uma sessão. O aparelho também permite ajustar a resistência (carga) para ser minimizada ou aumentada nas fases concêntrica ou excêntrica do movimento. Apesar da maioria das avaliações antes e após cada sessão serem focadas nos flexores de cotovelo e extensores de joelho, para aumentar a motivação dos participantes durante as sessões eles irão realizar os exercícios de abdução de ombro, flexão de ombro, flexão de cotovelo e flexão de quadril (de maneira unilateral apenas com os membros não paréticos). Além do aparelho Vitruvian que irá auxiliar na especificidade da ação muscular realizada em cada sessão, os participantes irão realizar todos os exercícios com o auxílio de um programa de realidade estendida (Gesture Collection) direcionado para aumentar a motivação e levar a melhorias motoras das articulações dos membros de sobreviventes de Acidente Vascular Cerebral. A duração de cada sessão será de 30-40 minutos. A amostra será dividida de forma aleatória em dois grupos de treinamento. G1: Este grupo realizará apenas contrações unilaterais excêntricas dos membros não paréticos. G2: Este grupo realizará apenas contrações unilaterais excêntricas dos membros não paréticos combinado à estimulação transcraniana por corrente contínua anódica (corrente de 2 mA) no hemisfério do córtex motor no lado ipsilateral ou contralateral à região de ocorrência da lesão do Acidente Vascular Cerebral durante os 30 minutos iniciais da sessão de exercícios. A escolha do hemisfério para o posicionamento do aparelho de estimulação transcraniana por corrente contínua anódica vai depender dos resultados obtidos com o estudo 1 deste projeto, que servirão para indicar se o estímulo da estimulação transcraniana por corrente contínua no hemisfério que está mais ou menos ativo durante o movimento unilateral do corpo humano irá potencializar o efeito da educação cruzada, levando a maiores mudanças agudas na plasticidade do sistema nervoso central e função motora. O grupo 1 também irá receber a aplicação da estimulação transcraniana por corrente contínua no córtex motor, mas esta estimulação será falsa (Sham). Apenas o investigador principal irá administrar a configuração do aparelho de estimulação transcraniana por corrente contínua para cada grupo e o restante dos avaliadores (que também irão analisar os dados) e participantes irão permanecer cegos quanto a estes parâmetros. Seguindo o princípio de progressão de cargas durante o treinamento, nas semanas 1-2 (primeiro bloco de treinamento), os participantes irão realizar 2 a 3 séries (com 2-3 min de intervalo entre elas) de 10-12 repetições de 50 a 60% da contração voluntária máxima excêntrica para cada exercício. Já nas semanas 3-4 (segundo bloco de treinamento) os participantes irão realizar 3-4 séries de 6-8 repetições de 70-80% da contração voluntária máxima excêntrica para cada exercício. Portanto, os treinamentos começarão com baixa a moderada intensidade no primeiro bloco, e as cargas serão gradualmente incrementadas de maneira supervisionada no segundo bloco de treinamento por profissionais treinados. Esta progressão gradual terá como intuito reduzir qualquer desconforto e o risco de lesões durante os exercícios.

• Descriptors:

  en

  E02.760.169.063.500.387.875 Resistance Training

  pt-br

  E02.760.169.063.500.387.875 Treinamento Resistido

  en

  E02.331.750 Transcranial Anodic Direct Current Stimulation

  pt-br

  E02.331.750 Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua Anódica

  en

  L01.224.160.875 Virtual Reality

  pt-br

  L01.224.160.875 Realidade Virtual

Recruitment

• Study status: Not yet recruiting
• Countries
  • Brazil
  • Australia
• Date first enrollment: 07/01/2025 ^(mm/dd/yyyy)

• Target sample size:	Gender:	Minimum age:	Maximum age:
  28	-	18 Y	0

• Inclusion criteria:

  en

  Patients who suffered a stroke (type 1) more than 6 months prior to participation in the study; patients who have severe hemeparesis as a consequence of the stroke; both female and male patients; patients above 18 years old

  pt-br

  Pacientes com diagnóstico clínico de Acidente Vascular Cerebral (Tipo 1) há mais de 6 meses antes da participação no estudo; pacientes com sequela motora severa (hemiparesia); pacientes de ambos sexos masculino e feminino; pacientes acima de 18 anos de idade

• Exclusion criteria:

  en

  Patients who have any type of metal inside their body (pins, pacemakers, metal prostheses, revolver bullets); patients who have any musculoskeletal injury on the affected or unaffected limbs; patients who had previous conditions such as seizures, head trauma, hearing problems, and cochlear implants

  pt-br

  Pacientes que contenham algum tipo de metal dentro de seu corpo (pinos, marcapassos, próteses metálicas, balas de revólver); pacientes que tenham alguma lesão músculo-esquelética nos membros afetados ou não afetados; pacientes que tenham tido condições prévias como crises convulsivas, traumatismo craniano, problemas auditivos, e implante coclear

Study type

• Study design:

• Expanded access program	Purpose	Intervention assignment	Number of arms	Masking type	Allocation	Study phase
  1	Treatment	Parallel	2	Double-blind	Randomized-controlled	N/A

Outcomes

• Primary outcomes:

  en

  We expect to find differences between groups, in which training from group 2 will lead to greater improvements in strength, power, muscle activity and active range of motion of the paretic limbs compared to group 1

  pt-br

  Espera-se que haja diferença entre os grupos, onde o treinamento do grupo 2 levará a maiores ganhos de força, potência, atividade muscular e amplitude de movimento ativa dos membros paréticos comparado ao grupo 1

  en

  We expect to find differences between groups, in which training from group 2 will lead to greater improvements in cortical connectivity and corticospinal excitability, and reductions in pre-synaptic and intracortical inhibition, which will facilitate the neural pathway for greater motor gains of the paretic limbs to occur compared to group 1

  pt-br

  Espera-se que haja diferença entre os grupos, onde o treinamento do grupo 2 levará a maiores aumentos na conectividade cerebral e excitabilidade corticoespinhal, bem como reduções na inibição pré-sináptica e intracortical, o que irá facilitar o caminho neural para ganhos motores dos grupos musculares paréticos, comparado ao grupo 1

  en

  We expect to find differences between groups, in which training from group 2 will lead to greater improvements on muscle quality, cross-sectional area, thickness, pennation angle and fascicle length of the paretic muscles compared to group 1

  pt-br

  Espera-se que haja diferença entre os grupos, onde o treinamento do grupo 2 levará à aumentos na qualidade muscular, bem como na área de secção transversa, espessura, ângulo de penação e comprimento de fascículo dos músculos paréticos comparado ao grupo 1

• Secondary outcomes:

  en

  We expect to find differences between groups, in which training from group 2 will lead to greater improvements on the same variables measured on the non-paretic limbs, and on the clinical and funcional performance tests compared to group 1

  pt-br

  Haverá diferença entre os grupos, onde o treinamento do grupo 2 levará a maiores mudanças nas mesmas variáveis medidas nos membros não paréticos, bem como melhorias na performance em testes clínicos e de desempenho funcional comparado ao grupo 1

Contacts

• Public contact
  • Full name: Cássio Víctora Ruas
  • • Address: Rua Mendeleyev, 212 Cidade Universitária - Laboratório de Neurorehabilitação DRCC Unicamp
    • City: Campinas / Brazil
    • Zip code: 13083-860
  • Phone: +55(51)999087088
  • Email: c.victoraruas@ecu.edu.au
  • Affiliation: Universidade Estadual de Campinas
   
• Scientific contact
  • Full name: Cássio Víctora Ruas
  • • Address: Rua Mendeleyev, 212 Cidade Universitária - Laboratório de Neurorehabilitação DRCC Unicamp
    • City: Campinas / Brazil
    • Zip code: 13083-860
  • Phone: +55(51)999087088
  • Email: c.victoraruas@ecu.edu.au
  • Affiliation: Universidade Estadual de Campinas
   
• Site contact
  • Full name: Cássio Víctora Ruas
  • • Address: Rua Mendeleyev, 212 Cidade Universitária - Laboratório de Neurorehabilitação DRCC Unicamp
    • City: Campinas / Brazil
    • Zip code: 13083-860
  • Phone: +55(51)999087088
  • Email: c.victoraruas@ecu.edu.au
  • Affiliation: Universidade Estadual de Campinas
   

Additional links:

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