Background and Purpose: For stroke rehabilitation, task-specific training in animal models and human rehabilitation trials is considered important to trigger inherent neuroplasticity, promote motor learning, and functional recovery. Little is known, however, about what constitutes an effective dosage of therapy. Methods: This is a parallel group, four arm, single blind, phase I, randomized control trial of four dosages of upper extremity therapy delivered in an outpatient setting during the chronic phase after stroke. Participants were randomized into groups that varied in total dosage of therapy (i.e., 0, 15, 30, or 60 hours). Seven hundred and four participants were assessed for eligibility, 50 were eligible to enroll, 45 were randomized, 44 participated and 41 completed the study. Planned primary analyses used linear mixed effects regression to model baseline to post-intervention changes in the Motor Activity Log-Quality of Movement rating (MALQ) and the Wolf Motor Function Test (WMFT) time score as a function of therapy dosage. A series of hierarchical models were constructed using the MALQ and WMFT. Results: We observed a significant dose response curve: the greater the dosage of training, the greater the change in MALQ, with the dose by week slope parameter of 0.0045 (ΔMAL/hour/week; p = 0.0011; 95% CI = [0.0019; 0.0071]). Over the 3 weeks of therapy, this corresponds to a gain of 0.81 in MALQ for the 60 hour dose. Conclusions: For mild-to-moderately impaired stroke survivors, the dosage of a patient-centered, task specific motor therapy was shown to systematically influence the gain in quality of arm use in the natural environment, but not functional capacity as measured in the laboratory. We highlight the importance of recovery outcomes that capture arm use vs. functional capacity. Clinical Trial Registration-URL: http://www.clinicaltrials.gov. Clinical Trial ID #: NCT01749358

Stroke is the leading cause of adult disability worldwide, with up to two-thirds of individuals experiencing long-term disabilities. Large-scale neuroimaging studies have shown promise in identifying robust biomarkers (e.g., measures of brain structure) of long-term stroke recovery following rehabilitation. However, analyzing large rehabilitation-related datasets is problematic due to barriers in accurate stroke lesion segmentation. Manually-traced lesions are currently the gold standard for lesion segmentation on T1-weighted MRIs, but are labor intensive and require anatomical expertise. While algorithms have been developed to automate this process, the results often lack accuracy. Newer algorithms that employ machine-learning techniques are promising, yet these require large training datasets to optimize performance. Here we present ATLAS (Anatomical Tracings of Lesions After Stroke), an open-source dataset of 304 T1-weighted MRIs with manually segmented lesions and metadata. This large, diverse dataset can be used to train and test lesion segmentation algorithms and provides a standardized dataset for comparing the performance of different segmentation methods. We hope ATLAS release 1.1 will be a useful resource to assess and improve the accuracy of current lesion segmentation methods.

A bstract Microstructural changes in the corpus callosum are associated with more severe motor impairment in the paretic hand, poor recovery, and general disability. Considering its role in bimanual coordination, we suspected that these microstructural changes across the callosum may also be reflected in the performance of ecologically valid routine bimanual tasks. Thus, the purpose of this study was to determine if callosal microstructure predicts bimanual motor performance in chronic stroke survivors by examining the regions of the corpus callosum connecting both the sensorimotor and non-sensorimotor cortices. We examined the relationship between the fractional anisotropy across the CC and movement times for two self-initiated and self-paced bimanual tasks in 41 chronic stroke survivors. Using publicly available control datasets (n = 52), matched closely for acquisition parameters, we also explored the effect of stroke and age on callosal microstructure. There were two main findings: First, callosal microstructure was significantly associated with bimanual performance in chronic stroke survivors. Notably, a significant relationship was observed not only with the primary sensorimotor regions, but also regions of the premotor/supplementary motor and prefrontal regions. Second, chronic stroke survivors presented with significantly lower mean FA, compared to neurologically intact adults. We conclude that in mild-to-moderate chronic stroke survivors with relatively localized lesions to the motor areas, callosal microstructure can be expected to change in not only the primary sensorimotor region, but also more anteriorly in the secondary motor regions and the genu and is associated with performance on cooperative bimanual tasks. Significance A goal of rehabilitation after stroke is to promote the return to pre-stroke levels of upper limb function and use, predominantly characterized by coordinated bimanual activities. In this study, we find that in the chronic phase of stroke, microstructural disorganization within the corpus callosum predicts motor performance on real-world bimanual tasks and lends important insight into the indirect, remote effects of stroke. H ighlights We provide initial evidence that corpus callosal microstructure predicts performance on two self-initiated and self-paced bimanual tasks. Associations were strongest for fibers connecting the primary sensorimotor cortices followed by the pre- and supplementary motor, and prefrontal cortices. Significant reductions in fractional anisotropy were observed in stroke survivors for all regions of the corpus callosum.