RBR-7pxmfjc Acute effects of motor rehabilitation in stroke survivors through resistance training and neuromodulation

Date of registration: 04/09/2025 ^(mm/dd/yyyy)
Last approval date : 04/09/2025 ^(mm/dd/yyyy)

Study type:

Interventional

Scientific title:

Trial identification

• UTN code: U1111-1320-7287

• Public title:

  en

  Acute effects of motor rehabilitation in stroke survivors through resistance training and neuromodulation

  pt-br

  Efeitos agudos da reabilitação motora de sobreviventes de AVC através de treinamento de força e neuromodulação

• Scientific acronym:

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

Sponsors

• Primary sponsor: Instituto de Física Gleb Whatagin
• Secondary sponsor:
  • Institution: Instituto de Física Gleb Whatagin
• 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

  I63.9 Unspecified cerebral infarction

  pt-br

  I63.9 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 randomized clinical controlled trial with a cross-over design. Fifteen patients (males and females), with more than 18 years old, who 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 State University of Campinas. Patients may withdraw from their participation in the study at any time. All participants will be examined for the acute effects of cross-education induced by a) concentric, b) eccentric, or c) eccentric contractions of non-paretic limbs combined with the application of transcranial direct current stimulation on the motor cortex, on neuromuscular and neurophysiological markers of the paretic limbs. Participants will be required to attend the Neurorehabilitation Laboratory of the Physics Institute, Institute of Physics Gleb Wataghin of the University of Campinas, Campinas, SP, on five occasions with at least two days (48h) between intervention sessions for muscle recovery and minimization of the effects of fatigue. They will also have to attend the Clinical Hospital of the University of Campinas, Campinas, SP, to perform functional magnetic resonance imaging assessments, depending on the availability of the resonance imaging scanner. Session 1: Patients will provide an informed consent and complete a medical questionnaire upon participation in the study. Participants will then be assessed for body mass and height, and will be familiarized with the maximum voluntary isometric contraction and range of motion measurements. They will also be assessed by magnetic stimulation on the motor cortex and nerves responsible for the target muscle groups. In addition, participants will be familiarized with the exercises of each training session, and will perform some concentric and eccentric contractions with light loads in order to generate a protective effect and decrease the chance of the occurrence of muscle damage in the subsequent sessions of the study. Sessions 2-5: After at least 72h from session 1, participants will return to the laboratory on 4 subsequent days. Intervention sessions will be separated by at least 48h and will occur approximately at the same time of day. Participants will perform one of four interventions each day (single sessions, randomly selected) involving different types of muscle contractions and/or application/configuration of transcranial direct current stimulation device on the motor cortex during the performance of the exercises. The randomization of the sessions of the study will be performed by using codes which will be sorted using Microsoft Excel’s (version 16.93) function =RAND(x). Before and after each intervention, participants will be assessed for neuromuscular and neurophysiological parameters. The same order and procedures of these assessments will be applied in each session. First, resting-state brain connectivity measured by magnetic resonance imaging or electroencephalography will be assessed. Participants will then be measured 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 maximal voluntary contraction torque test, participants will also receive magnetic stimuli on the 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. 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. Intervention: Participants will perform 4 experimental exercise rehabilitation sessions for upper and lower limbs (30 minutes per session), including: i) eccentric unilateral contractions of non-paretic limbs, ii) concentric unilateral contractions of non-paretic limbs, iii) eccentric unilateral contractions of non-paretic limbs combined with transcranial direct current stimulation (2mA current) applied on the ipsilesional motor cortex hemisphere; and iv) eccentric unilateral contractions of non-paretic limbs combined with transcranial direct current stimulation applied on the contralesional motor cortex hemisphere. For conditions i) and ii) participants will also receive the transcranial direct current stimulation application. However, this will be a sham stimulation, in which the current will be increased up to 2 mA in the first seconds and then reduced to 0 mA. Only the principal investigator will administer the transcranial direct current stimulation settings for each intervention, and the rest of the researchers and participants will remain blinded to these parameters. Participants will perform each of the exercises on separate sessions, with a 48-h interval between them, and the order of these sessions will be previously randomized. 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) in order to increase their motivation during each training session. They will be instructed to perform 3 sets of 10 repetitions for each exercise and complete the concentric or eccentric phases of the movement in approximately 3 seconds each. The intensity of the exercises will be 60% of the maximum voluntary contraction (concentric or eccentric) that the participants can perform in each exercise using the machine (tested at the beginning of each session). A 2-minute rest interval will be given between sets. 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 session will be of 30-40 minutes

  pt-br

  Trata-se de um estudo clínico randomizado controlado de desenho cruzado (cross-over). Serão selecionados 15 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 o 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 ao efeito da educação cruzada induzido de forma aguda por a) contrações unilaterais concêntricas, b) excêntricas ou c) com contrações excêntricas de membros não paréticos combinadas com aplicação de estimulação transcraniana por corrente contínua no córtex motor, em marcadores neuromusculares e neurofisiológicos de membros paréticos. Os participantes terão que comparecer no Laboratório de Neurorreabilitação do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, em cinco ocasiões com pelo menos dois dias (48h) de intervalo entre as sessões de intervenção para recuperação muscular e minimização dos efeitos da fadiga. Também deverão comparecer ao Hospital de Clínicas da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, para a realização dos exames de imagem de ressonância magnética funcional, a depender da disponibilidade do scanner de ressonância magnética. Sessão 1: Serão aplicados o termo de consentimento livre e esclarecido e os questionários iniciais sobre informações prévias e adequação ao estudo. Após estes procedimentos, todos os participantes serão avaliados para a massa corporal e estatura, bem como familiarizados com os testes de contração isométrica voluntária máxima, amplitude de movimento e estimulação magnética no córtex motor e nos nervos referentes às regiões musculares avaliadas. Os participantes também serão familiarizados com os exercícios a serem realizados no treinamento e realizarão algumas contrações concêntricas e excêntricas com cargas leves com o intuito de gerar um efeito protetivo e diminuir a chance de ocorrência de dano muscular nas sessões subsequentes a serem realizadas no estudo. Sessões 2-5: Após ao menos 72h depois da sessão 1, os participantes irão retornar ao laboratório em 4 dias subsequentes. As sessões de intervenção terão pelo menos 48h de intervalo entre as sessões, e irão ocorrer aproximadamente no mesmo horário do dia, nas quais os participantes irão realizar uma de quatro intervenções em cada dia (sessões únicas, escolhidas de forma randomizada) envolvendo diferentes tipos de contrações musculares e/ou aplicação/configuração do aparelho de estimulação transcraniana por corrente contínua no córtex motor durante a realização dos exercícios. A randomização das intervenções a serem realizadas no estudo será realizada através de códigos que serão sorteados utilizando da função =RAND(x) do software Microsoft Excel (versão 16.93). Antes e após cada intervenção os participantes irão realizar testes e avaliações para efeito de comparação, os quais seguirão a mesma ordem e adotarão procedimentos metodológicos idênticos. Primeiramente, a conectividade cerebral medida por ressonância magnética ou eletroencefalografia será realizada com os participantes em repouso. Após essas medidas, os participantes irão realizar os testes de contação 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. Intervenção: Os participantes irão realizar 4 sessões experimentais de reabilitação para membros superiores e inferiores (30 minutos por sessão), consistindo de exercícios que incluam: i) apenas contrações unilaterais excêntricas de membros não paréticos, ii) apenas contrações unilaterais concêntricas de membros não paréticos, iii) apenas contrações unilaterais excêntricas de membros não paréticos combinadas com aplicação de estimulação transcraniana de corrente contínua (corrente de 2 mA) no hemisfério do córtex motor no lado ipsilateral à lesão onde ocorreu o AVC e iv) apenas contrações unilaterais excêntricas de membros não paréticos combinadas com aplicação de estimulação transcraniana por corrente contínua no hemisfério do córtex motor no lado contralateral à lesão onde ocorreu o AVC. Para as condições i) e ii) os participantes também irão receber a aplicação da estimulação transcraniana por corrente contínua. No entanto, esta estimulação será falsa (i.e., Sham), a qual o estímulo será aumentado até 2mA nos primeiros segundos e em seguida reduzido para 0mA pelo aparelho de estimulação transcraniana por corrente contínua. Apenas o investigador principal irá administrar a configuração do aparelho de estimulação transcraniana por corrente contínua para cada intervenção e o restante dos avaliadores e participantes irão permanecer cegos quanto a estes parâmetros. Os participantes irão realizar cada uma das sessões referidas acima em dias específicos, sendo a ordem destas sessões previamente randomizada, com 48 h de intervalo entre elas. 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). Para isso, eles serão instruídos a realizarem 3 séries de 10 repetições para cada exercício, no tempo de aproximadamente 3 segundos para a fase concêntrica ou excêntrica dos exercícios. A intensidade dos exercícios será de 60% da contração voluntária máxima (concêntrica ou excêntrica) que os participantes conseguirem realizar em cada exercício do aparelho (testada no início da cada sessão) e eles terão 2 minutos de intervalo entre as séries. 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 AVC. A duração de cada sessão será de 30-40 minutos

• 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:
  15	-	18 Y	0

• Inclusion criteria:

  en

  Patients who suffered a stroke (type 1); 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); pacientes com sequela motora (hemiparesia) severa; 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 impalants

  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 musculoesquelética nos membros afetados ou não afetado; pacientes que tenham tido condições 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	Cross-over	4	Single-blind	Randomized-controlled	N/A

Outcomes

• Primary outcomes:

  en

  We expect that differences will occur among conditions, in which conditions (iii) and (iV) will lead to greater increases in strength, power, muscle activation and active range of motion of the paretic limbs from before to after the intervention compared to the other conditions

  pt-br

  Espera-se que haja diferença entre as condições, onde as condições (iii) e (iv) levarão a maiores aumentos de força, potência, atividade muscular e amplitude de movimento ativa dos membros paréticos de antes para depois da intervenção comparado às outras condições

  en

  We expect that differences will occur among conditions, in which condition (iii) and (iv) will lead to greater increases in cortical connectivity and corticospinal excitability, and reductions in pre-synaptic and intracortical inhibition, which will facilitate the neural pathway for motor gains to occur on the paretic muscle groups from before to after the intervention compared to the other conditions

  pt-br

  Espera-se que haja diferença entre as condições, onde as condições (iii) e (iv) levarão a maiores aumentos na conectividade cerebral e excitabilidade corticoespinhal, bem como diminuição da inibição pré-sináptica e intracortical, facilitando o caminho neural para a ocorrência de ganhos motores dos grupos musculares paréticos, de antes para depois da intervenção comparada às outras condições

• Secondary outcomes:

  en

  We expect that differences will occur among conditions, in which conditions (iii) and (iv) will lead to greater changes on the same parameters assessed on the non-paretic limbs from before to after the intervention compared to the other conditions

  pt-br

  Espera-se que haja diferença entre as condições, onde as condições (iii) e (iv) levarão a maiores mudanças nos mesmos parâmetros medidos nos membros não paréticos de antes para depois da intervenção comparado às outras condições

  en

  We expect the greatest changes to occur for all measurements when tDCS is applied on the motor cortex hemisphere not affected (contralesionsal) by the stroke episode

  pt-br

  Espera-se que as maiores mudanças encontradas acontecerão quando a aplicação do tDCS ocorrer no hemisfério do córtex motor não afetado pelo AVC (contralateral à lesão)

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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