926 resultados para INFERIOR COLLICULUS


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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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Background: The aim of the present work was to investigate the involvement of the mu(1)-endogenous opioid peptide receptor-mediated system in post-ictal antinociception. Methods: Antinociceptive responses were determined by the tail-flick test after pre-treatment with the selective mu(1)-opioid receptor antagonist naloxonazine, peripherally or centrally administered at different doses. Results: Peripheral subchronic (24 h) pre-treatment with naloxonazine antagonised the antinociception elicited by tonic-clonic seizures. Acute (10 min) pre-treatment, however, did not have the same effect. In addition, microinjections of naloxonazine into the central, dorsal cortical and external cortical nuclei of the inferior colliculus antagonised tonic-clonic seizure-induced antinociception. Neither acute (10-min) peripheral pre-treatment with naloxonazine nor subchronic intramesencephalic blockade of mu(1)-opioid receptors resulted in consistent statistically significant differences in the severity of tonic-clonic seizures shown by Racine's index (1972), although the intracollicular specific antagonism of mu(1)-opioid receptor decreased the duration of seizures. Conclusion: mu(1)-Opioid receptors and the inferior colliculus have been implicated in several endogenous opioid peptide-mediated responses such as antinociception and convulsion. The present findings suggest the involvement of mu(1)-opiate receptors of central and pericentral nuclei of the inferior colliculus in the modulation of tonic-clonic seizures and in the organisation of post-ictal antinociception. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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Both mammals and birds use the interaural time difference (ITD) for localization of sound in the horizontal plane. They may localize either real or phantom sound sources, when the signal consists of a narrow frequency band. This ambiguity does not occur with broadband signals. A plot of impulse rates or amplitude of excitatory postsynaptic potentials against ITDs (ITD curve) consists of peaks and troughs. In the external nucleus (ICX) of the owl's inferior colliculus, ITD curves show multiple peaks when the signal is narrow-band, such as tones. Of these peaks, one occurs at ITDi, which is independent of frequency, and others at ITDi ± T, where T is the tonal period. The ITD curve of the same neuron shows a large peak (main peak) at ITDi and no or small peaks (side peaks) at ITDi ± T, when the signal is broadband. ITD curves for postsynaptic potentials indicate that ICX neurons integrate the results of binaural cross-correlation in different frequency bands. However, the difference between the main and side peaks is small. ICX neurons further enhance this difference in the process of converting membrane potentials to impulse rates. Inhibition also appears to augment the difference between the main and side peaks.

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A novel and robust projection from gamma-aminobutyric acid-containing (GABAergic) inferior colliculus neurons to the media] geniculate body (MGB) was discovered in the cat using axoplasmic transport methods combined with immunocytochemistry. This input travels with the classical inferior colliculus projection to the MGB, and it is a direct ascending GABAergic pathway to the sensory thalamus that may be inhibitory. This bilateral projection constitutes 10-30% of the neurons in the auditory tectothalamic system. Studies by others have shown that comparable input to the corresponding thalamic visual or somesthetic nuclei is absent. This suggests that monosynaptic inhibition or disinhibition is a prominent feature in the MGB and that differences in neural circuitry distinguish it from its thalamic visual and somesthetic counterparts.

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Unit activity was recorded from the midbrain and pons of 40 freely moving rats in an appetitive classical conditioning situation. Responses to auditory stimuli were observed from 100 units before and during a conditioning procedure in which presentation of food occurred 1 sec after the onset of the auditory stimulus. Conditioned unit responses (i.e., spike rate accelerations or decelerations) were considered to be positive when 1) no similar responses appeared prior to conditioning, and 2) latencies were equal to or less than those of sensory responses derived from the inferior colliculus. Such short latency conditioned unit responses were recorded from 11 probes located in the mid-lateral pert of the ventral region of the brain stem. This region was differentiated from paramedian, far lateral and dorsal parts of the brain stem reticular formation. Conditioned unit responses of considerably longer latencies were recorded from 76 probe located in these other regions. Among the longer latency responses interesting differences appeared in experiments conducted after the first conditioning series was completed. With additional training, units in the "reticular activating system" of midbrain and pons tended to yield stabilized responses in the early portion of the CS-US interval closely related in time to the orientation responses evoked by the CS. In contrast, the responses of units in the limbic midbrain tended to stabilize in the later part of the CS-US interval closely related in time to preparatory responses tied to the US. During extinction when the auditory stimulus was no longer followed by presentation of food, many of the responses were reduced to their pre-conditioning levels. However, there was a tendency for units which had displayed short latency responses on the first conditioning day to be more resistant to extinction than units which had displayed longer latency conditioned responses. The data were interpreted as indicating a local correlate of learning in the reticular formation of midbrain end pons and a separation of the midbrain system into at least two areas: 1) the classical "reticular activating system" related to orienting reactions, and 2) the limbic midbrain areas related to drives and rewards. Because the ventral and mid-lateral area with very short latency conditioned responses was not clearly tied to either of these; it was considered as possibly representing a third division.

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A neural model of peripheral auditory processing is described and used to separate features of coarticulated vowels and consonants. After preprocessing of speech via a filterbank, the model splits into two parallel channels, a sustained channel and a transient channel. The sustained channel is sensitive to relatively stable parts of the speech waveform, notably synchronous properties of the vocalic portion of the stimulus it extends the dynamic range of eighth nerve filters using coincidence deteectors that combine operations of raising to a power, rectification, delay, multiplication, time averaging, and preemphasis. The transient channel is sensitive to critical features at the onsets and offsets of speech segments. It is built up from fast excitatory neurons that are modulated by slow inhibitory interneurons. These units are combined over high frequency and low frequency ranges using operations of rectification, normalization, multiplicative gating, and opponent processing. Detectors sensitive to frication and to onset or offset of stop consonants and vowels are described. Model properties are characterized by mathematical analysis and computer simulations. Neural analogs of model cells in the cochlear nucleus and inferior colliculus are noted, as are psychophysical data about perception of CV syllables that may be explained by the sustained transient channel hypothesis. The proposed sustained and transient processing seems to be an auditory analog of the sustained and transient processing that is known to occur in vision.

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Le rôle du collicule inférieur dans les divers processus auditif demeure à ce jour méconnu chez l’humain. À l’aide d’évaluations comportementales et électrophysiologiques, le but des études consiste à examiner l’intégrité fonctionnelle du système nerveux auditif chez une personne ayant une lésion unilatérale du collicule inférieur. Les résultats de ces études suggèrent que le collicule inférieur n’est pas impliqué dans la détection de sons purs, la reconnaissance de la parole dans le silence et l’interaction binaurale. Cependant, ces données suggèrent que le collicule inférieur est impliqué dans la reconnaissance de mots dans le bruit présentés monauralement, la discrimination de la fréquence, la reconnaissance de la durée, la séparation binaurale, l’intégration binaurale, la localisation de sources sonores et, finalement, l’intégration multisensorielle de la parole.

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La période postnatale et l’expérience sensorielle sont critiques pour le développement du système visuel. Les interneurones inhibiteurs exprimant l’acide γ-aminobutyrique (GABA) jouent un rôle important dans le contrôle de l’activité neuronale, le raffinement et le traitement de l’information sensorielle qui parvient au cortex cérébral. Durant le développement, lorsque le cortex cérébral est très susceptible aux influences extrinsèques, le GABA agit dans la formation des périodes critiques de sensibilité ainsi que dans la plasticité dépendante de l’expérience. Ainsi, ce système inhibiteur servirait à ajuster le fonctionnement des aires sensorielles primaires selon les conditions spécifiques d’activité en provenance du milieu, des afférences corticales (thalamiques et autres) et de l’expérience sensorielle. Certaines études montrent que des différences dans la densité et la distribution de ces neurones inhibiteurs corticaux reflètent les caractéristiques fonctionnelles distinctes entre les différentes aires corticales. La Parvalbumine (PV), la Calretinine (CR) et la Calbindine (CB) sont des protéines chélatrices du calcium (calcium binding proteins ou CaBPs) localisées dans différentes sous-populations d’interneurones GABAergiques corticaux. Ces protéines tamponnent le calcium intracellulaire de sorte qu’elles peuvent moduler différemment plusieurs fonctions neuronales, notamment l’aspect temporel des potentiels d’action, la transmission synaptique et la potentialisation à long terme. Plusieurs études récentes montrent que les interneurones immunoréactifs (ir) aux CaBPs sont également très sensibles à l’expérience et à l’activité sensorielle durant le développement et chez l’adulte. Ainsi, ces neurones pourraient avoir un rôle crucial à jouer dans le phénomène de compensation ou de plasticité intermodale entre les cortex sensoriels primaires. Chez le hamster (Mesocricetus auratus), l’énucléation à la naissance fait en sorte que le cortex visuel primaire peut être recruté par les autres modalités sensorielles, telles que le toucher et l’audition. Suite à cette privation oculaire, il y a établissement de projections ectopiques permanentes entre les collicules inférieurs (CI) et le corps genouillé latéral (CGL). Ceci a pour effet d’acheminer l’information auditive vers le cortex visuel primaire (V1) durant le développement postnatal. À l’aide de ce modèle, l’objectif général de ce projet de thèse est d’étudier l’influence et le rôle de l’activité sensorielle sur la distribution et l’organisation des interneurones corticaux immunoréactifs aux CaBPs dans les aires sensorielles visuelle et auditive primaires du hamster adulte. Les changements dans l’expression des CaBPs ont été déterminés d’une manière quantitative en évaluant les profils de distribution laminaire de ces neurones révélés par immunohistochimie. Dans une première expérience, nous avons étudié la distribution laminaire des CaBPs dans les aires visuelle (V1) et auditive (A1) primaires chez le hamster normal adulte. Les neurones immunoréactifs à la PV et la CB, mais non à la CR, sont distribués différemment dans ces deux cortex primaires dédiés à une modalité sensorielle différente. Dans une deuxième étude, une comparaison a été effectuée entre des animaux contrôles et des hamsters énucléés à la naissance. Cette étude montre que le cortex visuel primaire de ces animaux adopte une chimioarchitecture en PV similaire à celle du cortex auditif. Nos recherches montrent donc qu’une suppression de l’activité visuelle à la naissance peut influencer l’expression des CaBPs dans l’aire V1 du hamster adulte. Ceci suggère également que le type d’activité des afférences en provenance d’autres modalités sensorielles peut moduler, en partie, une circuiterie corticale en CaBPs qui lui est propre dans le cortex hôte ou recruté. Ainsi, nos travaux appuient l’hypothèse selon laquelle il serait possible que certaines de ces sous-populations d’interneurones GABAergiques jouent un rôle crucial dans le phénomène de la plasticité intermodale.

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Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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L’excitotoxicité est un mécanisme physiopathologique majeur impliqué dans la pathogenèse de la déficience en thiamine (DT). Dans les régions cérébrales vulnérables à la DT, on observe une mort cellulaire induite par excitotoxicité dont l’origine semble être la conséquence d’une perturbation du métabolisme énergétique mitochondrial, d’une dépolarisation membranaire soutenue et d’une diminution de l’absorption du glutamate par les astrocytes suite à la diminution de l’expression des transporteurs EAAT1 et EAAT2. Il est clairement établi que le glutamate joue un rôle central dans l’excitotoxicité lors de la DT. Ainsi, la mise en évidence des mécanismes impliqués dans la diminution de l’expression des transporteurs du glutamate est essentielle à la compréhension de la physiopathologie de la DT. L’objectif de cette thèse consiste en l’étude de la régulation des transporteurs astrocytaires du glutamate et la mise au point de stratégies thérapeutiques ciblant la pathogenèse de l’excitotoxicité lors de l’encéphalopathie consécutive à la DT. Les principaux résultats de cette thèse démontrent des perturbations des transporteurs du glutamate à la fois dans des modèles animaux de DT et dans des astrocytes en culture soumis à une DT. La DT se caractérise par la perte du variant d’épissage GLT-1b codant pour un transporteur du glutamate dans le thalamus et le colliculus inférieur, les régions cérébrales affectées lors d’une DT, en l’absence de modification des niveaux d’ARNm. Ces résultats suggèrent une régulation post-transcriptionnelle de l’expression des transporteurs du glutamate en condition de DT. Les études basées sur l’utilisation d’inhibiteurs spécifiques des facteurs de transcription NFkB et de l’enzyme nucléaire poly(ADP)ribose polymérase-1 (PARP-1) démontrent que la régulation de l’expression du transporteur GLT-1 est sous le contrôle de voies de signalisation NFkB dépendantes de PARP-1. Cette étude démontre une augmentation de l’activation de PARP-1 et de NFkB dans les régions vulnérables chez le rat soumis à une DT et en culture d’astrocytes DT. L’inhibition pharmacologique du facteur de transcription NFkB par le PDTC induit une augmentation des niveaux d’expression de GLT-1, tandis que l’inhibition de PARP-1 par le DPQ conduit à l’inhibition de l’hyperactivation de NFkB observée lors de DT. L’ensemble de ces résultats met en évidence un nouveau mécanisme de régulation des transporteurs du glutamate par l’activation de PARP-1. L’accumulation de lactate est une caractéristique de la DT. Un traitement avec le milieu de culture d’astrocytes en condition de DT sur des cultures d’astrocytes naïfs induit une diminution de l’expression de GLT-1 ainsi qu’une inhibition de la capacité d’absorption du glutamate par les astrocytes naïfs. En revanche, l’administration de lactate exogène ne modifie pas le niveau d’expression protéique de GLT-1. Ainsi, des facteurs solubles autres que le lactate sont sécrétés par des astrocytes en condition de perturbation métabolique et peuvent potentiellement réguler l’activité des transporteurs du glutamate et contribuer à la pathogenèse du syncytium astroglial. En outre, la ceftriaxone, un antibiotique de la famille des β-lactamines, augmente de façon différentielle l’expression du variant-d’épissage GLT-1 dans le colliculus inférieur chez le rat DT et en culture d’astrocytes DT. Ces résultats suggèrent que la ceftriaxone peut constituer une avenue thérapeutique dans la régulation de l’activité des transporteurs du glutamate lors de DT. Pour conclure, la mort cellulaire d’origine excitotoxique lors de DT survient en conséquence d’une dysfonction mitochondriale associée à une perturbation du métabolisme énergétique cérébral. La modification de l’expression des transporteurs du gluatamate est sous le contrôle des voies de signalisation NFkB dépendantes du facteur PARP-1. De plus, l’inhibition métabolique et l’augmentation des sécrétions de lactate observées lors de DT peuvent également constituer un autre mécanisme physiopathologique expliquant la diminution d’expression des transporteurs de glutamate. Enfin, la ceftriaxone pourrait représenter une stratégie thérapeutique potentielle dans le traitement de la régulation de l’expression des transporteurs du glutamate et de la perte neuronale associés à l’excitotoxicité observée lors de DT.

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Chez plusieurs espèces, les neurones auditifs sensibles à la durée de la stimulation sont présents au niveau des collicules inférieurs. Toutefois, le décours temporel de leur développement fonctionnel est inconnu. Étant donné que le collicule supérieur est l’un des principaux relais sous-cortical impliqué dans l’intégration des stimuli audio-visuels, nous voulons déterminer si le collicule supérieur du rat contient de tels neurones et s’ils sont sensibles et sélectifs à différentes durées de stimulation auditive. De plus, l'originalité de cette étude est de déterminer les étapes de leur maturation fonctionnelle. Des enregistrements neuronaux unitaires et extra-cellulaires sont effectués dans le collicule supérieur de rats juvéniles (P15-P18, P21-P24, P27-P30) et adultes anesthésiés. La sensibilité à la durée est déterminée lors de la présentation de bruits gaussiens (2-10 dB SPL au-dessus du seuil) de durées variables (3-100 ms). Seulement un faible pourcentage des neurones du collicule supérieur est de type passe-bande (3-9% des neurones parmi les ratons et 20% chez les rats adultes). Une différence significative de la distribution entre les différents types de neurones auditifs sensibles à la durée est présente au cours du développement: les neurones de type passe-haut (63-75%) sont présents en majorité chez les groupes juvéniles alors que 43% des neurones sont de type insensible à la durée de la stimulation auditive chez les rats adultes. Ces résultats montrent qu’une population importante de neurones auditifs du collicule supérieur du rat est sensible à la durée des signaux sonores et qu’un développement fonctionnel important survient au cours du premier mois postnatal.

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La documentation scientifique fait état de la présence, chez l’adulte, de cellules souches et progénitrices neurales (CSPN) endogènes dans les zones sous-ventriculaire et sous-granulaire du cerveau ainsi que dans le gyrus denté de l’hippocampe. De plus, un postulat selon lequel il serait également possible de retrouver ce type de cellules dans la moelle épinière et le néocortex des mammifères adultes a été énoncé. L’encéphalopathie de Wernicke, un trouble neurologique grave toutefois réversible qui entraîne un dysfonctionnement, voire une défaillance du cerveau, est causée principalement par une carence importante en thiamine (CT). Des observations récentes laissent envisager que les facteurs en cause dans la prolifération et la différenciation des CSPN pourraient également jouer un rôle important lors d’un épisode de CT. L’hypothèse, selon laquelle l’identification de nouveaux métabolites entrant dans le mécanisme ou la séquence de réactions se soldant en une CT pourraient en faciliter la compréhension, a été émise au moyen d'une démarche en cours permettant d’établir le profil des modifications métaboliques qui surviennent en de telles situations. Cette approche a été utilisée pour constater les changements métaboliques survenus au niveau du foyer cérébral dans un modèle de rats déficients en thiamine (rats DT), particulièrement au niveau du thalamus et du colliculus inférieur (CI). La greffe de CSPN a quant à elle été envisagée afin d’apporter de nouvelles informations sur la participation des CSPN lors d’un épisode de CT et de déterminer les bénéfices thérapeutiques potentiels offerts par cette intervention. Les sujets de l’étude étaient répartis en quatre groupes expérimentaux : un premier groupe constitué de rats dont la CT était induite par la pyrithiamine (rats DTiP), un deuxième groupe constitué de rats-contrôles nourris ensemble (« pair-fed control rats » ou rats PFC) ainsi que deux groupes de rats ayant subi une greffe de CSPN, soit un groupe de rats DTiP greffés et un dernier groupe constitué de rats-contrôles (rats PFC) greffés. Les échantillons de foyers cérébraux (thalamus et CI) des quatre groupes de rats ont été prélevés et soumis à des analyses métabolomiques non ciblées ainsi qu’à une analyse visuelle par microscopie à balayage électronique (SEM). Une variété de métabolites-clés a été observée chez les groupes de rats déficients en thiamine (rats DTiP) en plus de plusieurs métabolites dont la documentation ne faisait pas mention. On a notamment constaté la présence d’acides biliaires, d’acide cynurénique et d’acide 1,9— diméthylurique dans le thalamus, alors que la présence de taurine et de carnosine a été observée dans le colliculus inférieur. L’étude a de plus démontré une possible implication des CSPN endogènes dans les foyers cérébraux du thalamus et du colliculus inférieur en identifiant les métabolites-clés ciblant les CSPN. Enfin, les analyses par SEM ont montré une amélioration notable des tissus à la suite de la greffe de CSPN. Ces constatations suggèrent que l’utilisation de CSPN pourrait s’avérer une avenue thérapeutique intéressante pour soulager la dégénérescence symptomatique liée à une grave carence en thiamine chez l’humain.

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The Wistar Audiogenic Rat (WAR) is an epileptic-prone strain developed by genetic selection from a Wistar progenitor based on the pattern of behavioral response to sound stimulation. Chronic acoustic stimulation protocols of WARs (audiogenic kindling) generate limbic epileptogenesis, confirmed by ictal semiology, amygdale, and hippocampal EEG, accompanied by hippocampal and amygdala cell loss, as well as neurogenesis in the dentate gyrus (DG). In an effort to identify genes involved in molecular mechanisms underlying epileptic process, we used suppression-subtractive hybridization to construct normalized cDNA library enriched for transcripts expressed in the hippocampus of WARs. The most represented gene among the 133 clones sequenced was the ionotropic glutamate receptor subunit II (GluR2), a member of the a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleopropionic acid (AMPA) receptor. Although semiquantitative RT-PCR analysis shows that the hippocampal levels of the GluR2 subunits do not differ between naive WARs and their Wistar counterparts, we observed that the expression of the transcript encoding the splice-variant GluR2-flip is increased in the hippocampus of WARs submitted to both acute and kindled audiogenic seizures. Moreover, using in situ hybridization, we verified upregulation of GluR2-flip mainly in the CA1 region, among the hippocampal subfields of audiogenic kindled WARs. Our findings on differential upregulation of GluR2-flip isoform in the hippocampus of WARs displaying audiogenic seizures is original and agree with and extend previous immunohistochemical for GluR2 data obtained in the Chinese P77PMC audiogenic rat strain, reinforcing the association of limbic AMPA alterations with epileptic seizures. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

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The auditory system is composed by a set of relays from the outer ear to the cerebral cortex. In mammals, the central auditory system is composed by cochlear nuclei, superior olivary complex, inferior colliculus and medial geniculate body. In this study, the auditory rombencephalic centers, the cochlear nuclear complex and the superior olivary complex were evaluated from the cytoarchitecture and neurochemical aspects, thorough Nissl staining and immunohistochemical techniques to reveal specific neuron nuclear protein (NeuN), glutamate (Glu), glutamic acid decarboxilase (GAD), enkephalin (ENK), serotonin (5-HT), choline acetyltransferase (ChAT) and calcium-binding proteins calbindin (CB), calretinin (CR), and parvalbumin (PV). The common marmoset (Callithrix jacchus), a little native primate of the Brazilian atlantic forest was used as an experimental animal. As results, it was noted that the cochlear nuclear complex is composed by anteroventral, posteroventral and dorsal nuclei, and the superior olivary complex is constituted by the lateral and medial superior olivary nuclei and the trapezoid body nucleus. Glu, GAD, ENK, ChAT, CB, CR, PV-immunoreactive cells, fibers and terminals besides besides only 5-HT terminals were found unhomogeneously in all nuclei, of both complex. The emerging data are discussed in a comparative and functional context, and represent an important contribution to knowledge of the central auditory pathways in the common marmoset, and then in primates

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Haloperidol is a dopamine receptor antagonist used to treat schizophrenia. When systemically administered in rodents, haloperidol induces catalepsy, a state of immobility very similar to that seen in Parkinson's disease. It is known that many of Parkinson's disease symptoms are dependent on the emotional state since patients are still able to respond to external triggers such as loud noise or visual signaling. Recent data highlighted the importance of glutamatergic neurotransmission in the inferior colliculus (IC) on the cataleptic state induced by haloperidol in rats. Given the importance of IC in the brain aversion system and its connections to motor pathways, and based on the clinical reports of the emotional influence on the motor aspect of Parkinson's disease, the objective of the present study was to evaluate the emotional aspect related to catalepsy induced by intraperitoneal administration of haloperidol. To this end, we analysed ultrasonic vocalizations (UVs) of 22 kHz (indicative of aversion) in rats during the tests of catalepsy, open field and contextual conditioned fear. Systemic administration of haloperidol affected the motor activity, inducing catalepsy and decreasing exploratory activity in the open field. There were no UVs of 22 kHz resulting from treatment with haloperidol in catalepsy or open field tests. In the contextual conditioned fear test, haloperidol increased freezing when administered before the test, but decreased freezing on test day when administered before training. In this same test, haloperidol decreased the UVs on the day it was administered (training or test). The catalepsy induced by systemic administration of haloperidol seems to have also affected the motor aspect of UVs. In this way, it was not possible to clarify the existence of an aversive emotional state associated haloperidol induced catalepsy