Background and Purpose —Chronic upper extremity hemiparesis is a leading cause of functional disability after stroke. We investigated the hypothesis that bilateral arm training with rhythmic auditory cueing (BATRAC) will improve motor function in the hemiparetic arm of stroke patients. Methods —In this single group pilot study we determined the effects of 6 weeks of BATRAC on 14 patients with chronic hemiparetic stroke (median time after stroke, 30 months) immediately after training and at 2 months after training. Four 5-minute periods per session (3 times per week) of BATRAC were performed with the use of a custom-designed arm training machine. Results —The patients showed significant and potentially durable increases in the following: Fugl-Meyer Upper Extremity Motor Performance Test of impairment ( P <0.0004), Wolf Motor Function Test (performance time measure, P <0.02), and University of Maryland Arm Questionnaire for Stroke measuring daily use of the hemiparetic arm ( P <0.002). Isometric strength improved in elbow flexion ( P <0.05) and wrist flexion ( P <0.02) for the paretic arm and in elbow flexion ( P <0.02) and wrist extension ( P <0.02) for the nonparetic arm. Active range of motion improved for paretic-side shoulder extension ( P <0.01), wrist flexion ( P <0.004), and thumb opposition ( P <0.002), and passive range of motion improved for paretic wrist flexion ( P <0.03). Conclusions —Six weeks of BATRAC improves functional motor performance of the paretic upper extremity as well as a few changes in isometric strength and range of motion. These benefits are largely sustained at 8 weeks after training cessation.

Reorganization in central motor networks occurs during early recovery from hemiparetic stroke. In chronic stroke survivors, specific rehabilitation therapy can improve upper extremity function.To test the hypothesis that in patients who have chronic motor impairment following stroke, specific rehabilitation therapy that improves arm function is associated with reorganization of cortical networks.A randomized controlled clinical trial conducted in a US ambulatory rehabilitation program with 21 patients (median [IQR], 50.3 [34.8-77.3] months after unilateral stroke). Data were collected between 2001 and 2004.Patients were randomly assigned to bilateral arm training with rhythmic auditory cueing (BATRAC) (n = 9) or standardized dose-matched therapeutic exercises (DMTE) (n = 12). Both were conducted for 1 hour, 3 times a week, for 6 weeks.Within 2 weeks before and after the intervention, brain activation during elbow movement assessed by functional magnetic resonance imaging (fMRI) and functional outcome assessed using arm function scores.Patients in the BATRAC group but not in the DMTE group increased hemispheric activation during paretic arm movement (P = .03). Changes in activation were observed in the contralesional cerebrum and ipsilesional cerebellum (P = .009). BATRAC was associated with significant increases in activation in precentral (P<.001) and postcentral gyri (P = .03) and the cerebellum (P<.001), although 3 BATRAC patients showed no fMRI changes. Considering all patients, there were no differences in functional outcome between groups. When only BATRAC patients with fMRI response were included (n = 6), BATRAC improved arm function more than DMTE did (P = .02).These preliminary findings suggest that BATRAC induces reorganization in contralesional motor networks and provide biological plausibility for repetitive bilateral training as a potential therapy for upper extremity rehabilitation in hemiparetic stroke.