¿Es el locus coeruleus la zona cero del Alzheimer?

El portal EurekAlert se ha hecho eco de un artículo publicado muy recientemente que revisa el papel del Locus Coeruleus (LC) en el envejecimiento cerebral.

Firmado por Mara Mather y Carolyn Harley, el trabajo deja un poco de lado las regiones más tradicionalmente asociadas al deterioro cognitivo en esta enfermedad, como el hipotálamo, para fijarse en el LC, también relevante, aunque tradicionalmente con menor protagonismo.

Desde esta región surgen las principales conexiones noradrenérgicas. Y su actividad está relacionada con la regulación de aspectos tan relevantes como la frecuencia cardíaca, la memoria, la atención o la vigilia. De especial importancia es esta última, dado que desde hace tiempo se sabe que un patrón de sueño disruptivo es uno de los síntomas predictores más característicos del desarrollo de Alzheimer (además de otros trastornos).

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Localización del LC y principales vías aferentes.

Lo revelador del trabajo publicado por Mather y Harley es que parece demostrar que es en esta región, y no en el hipocampo, donde comienza la acumulación de la proteína tau. Y al parecer lo hace a edad temprana, ya que aunque no todas las personas con patología tau llegan a desarrollar Alzheimer, la exploración postmortem muestra signos de acumulación de esta proteína ya en adultos jóvenes.

La investigación no deja de avanzar en el campo de las enfermedades neurodegenerativas. Y no es de extrañar, ya que las predicciones indican que la incidencia de estos trastornos irá a peor en el futuro. Nuevos enfoques en la búsqueda de factores que afectan tanto a la aparición como al desarrollo de estos son totalmente necesarios. Y quizá con nuevas hipótesis y datos se pueda poner freno a tiempo.

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Enlace a la noticia original.

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Referencia:

Mather M, Harley CW. The Locus Coeruleus: Essential for Maintaining Cognitive Function and the Aging Brain. Trends Cogn Sci, 2016; 20(3): 214–226. doi:10.1016/j.tics.2016.01.001

 

¿Cómo se transporta la dopamina en el cerebro?

La dopamina es una de las rockstar de la neurotransmisión. Con un par de regiones de neuronas que la producen y cuatro vías principales, lo peta en el cerebro. Desafortunadamente, mucha gente la malinterpreta y pone en su boca palabras que no dice, pero eso es otro tema que, además, ya está tratado anteriormente en el blog.

dopamine

Localización de las principales regiones de síntesis y vías dopaminérgicas en el cerebro

Como decía, la dopamina es necesaria para una gran cantidad de conductas y procesos fundamentales para el funcionamiento normal del cerebro 1. Un déficit en distintos puntos de este sistema (niveles totales, receptores, transporte…) se relaciona con multitud de problemas neuropsicológicos y de desarrollo, como la depresión 2, la adicción 3, la psicosis 4 o la enfermedad de Parkinson 5.

Las causas de estos y otros problemas relacionados con la dopamina no se conocen (todas) con detalle. Pero que esta catecolamina tiene algo que ver está fuera de duda. Por ese motivo es necesario conocer cómo se comporta en el cerebro para poder plantear estrategias terapéuticas que atajen condiciones como las antes mencionadas.

Uno de los principales focos de atención recae sobre la encargada de transportar la dopamina: la proteína transportadora de dopamina (#props a quien le dio nombre). Neurotransmisión 101: la célula presináptica libera el neurotransmisor en la sinapsis, donde se adhiere a su correspondiente receptor en la neurona postsináptica y desde donde los transportadores la devuelven al citosol de la neurona presináptica cuando: a) sobra, o b) termina de hacer lo que está haciendo.

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Esquema de neurotransmisión dopaminérgica. La dopamina (DA) se libera en la sinapsis, se adhiere al receptor (DR) y es transportada después de nuevo al citosol presináptico por el transportador (DAT). Fuente: Lovell et al., 2015

Que la DAT juega un papel significativo en la función dopaminérgica se conoce desde hace mucho tiempo. Lo que no se sabía aún es cómo. Recientemente, un grupo de investigadores de la Universidad de Salud de Florida han descubierto el mecanismo mediante el que la DAT ejerce su función.

El artículo, publicado a finales del mes pasado en Nature Communications, describe la actividad de la DAT a partir de cambios en el potencial de la membrana celular. Cuando estos cambios se producen, la DAT se moviliza y regula el nivel extracelular de dopamina.

Para lograr el hallazgo, los autores utilizaron cultivos celulares que expusieron a diversas técnicas, como electrofisiología, microscopía confocal y microscopía de fluorescencia de reflexión interna total (o TIRF).

Los resultados de estos experimentos ofrecen un conocimiento más amplio sobre el comportamiento de la dopamina en el cerebro. De lo cual se beneficia tanto la ciencia básica como la clínica. Los efectos de la cocaína, por ejemplo, se producen principalmente a través del bloqueo de los DAT 6. Conocer su mecanismo de acción puede resultar crítico a la hora de plantear intervenciones farmacológicas en situaciones en que esta proteína esté implicada.

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Referencia:

Richardson BD, et al. Membrane potential shapes regulation of dopamine transporter trafficking at the plasma membrane. Nat Commun, 2016; 7: 10423. doi:10.1038/ncomms10423

Renovarse o morir (betatrofina)

Entre los factores externos más influyentes en la aparición y mantenimiento de la obesidad el estrés ostenta un puesto destacado 1.

Se conocen varias formas por las que el estrés crónico facilita el aumento de la adiposidad, pero quedan todavía piezas del puzzle por colocar para poder dar una explicación completa de los mecanismos detrás de esta relación.

Ahora, investigadores de la Universidad Florida Health parecen haber dado con una de esas piezas que faltaban. Según el equipo liderado por Li-Jun Yang, el estrés crónico estimula la producción de betatrofina, una proteína que inhibe otra enzima implicada en el metabolismo de la grasa.

El metabolismo de la grasa es un proceso complejo que requiere la participación de múltiples enzimas y compuestos que ayudan a transformar los lípidos en ácidos grasos y glicerol. Una de estas enzimas es la lipasa adiposa de triglicéridos 2.

Yang y compañía realizaron experimentos en cultivo celular, primero, y en ratones después para comprobar el papel de la betatrofina en la regulación de la grasa corporal. Descubrieron que esta enzima se dispara en situaciones de estrés, particularmente en el hígado y el tejido adiposo. Esto de por sí es ya un hallazgo, dado que no se sabía hasta ahora que la betatrofina fuera una enzima que podía ser estimulada en estas circunstancias.

betatrofina
Uno de los mecanismos por los que el estrés parece afectar a la obesidad es la activación de la enzima betatrofina. Cuando se estimula, como en situaciones de estrés crónico, la betatrofina inhibe una de las principales enzimas en el inicio de la lipólisis: la lipasa adiposa de triglicéridos (LAT). La responsividad de la betatrofina al estrés y su interacción con la LAT era desconocida hasta ahora.

Esta característica la sitúa de nuevo en el foco de atención. Y digo de nuevo porque esta misma enzima obtuvo mucha fama gracias a resultados alentadores en el campo de la diabetes 3. Desafortunadamente, posteriores investigaciones desinflaron el globo al comprobar que no resultaba tan eficaz como prometía 4,5.

Me resulta particularmente interesante del artículo el descubrimiento de la betatrofina como enzima responsiva al estrés, ya que esto la rescata como elemento a tener en cuenta en la lucha contra la obesidad. Sin embargo, una vez más, estos efectos deben ser confirmados en estudios clínicos antes de poder afirmar que la betatrofina resulta eficaz como diana terapéutica en la obesidad.

A este respecto me escama un poco que el artículo no haga ni una simple mención a la corticosterona (cortisol, en humanos), cuyo incremento es el principal responsable de los mecanismos por los que el estrés favorece la aparición de adiposidad 6.

Habrá que esperar para ver a dónde nos lleva esta historia.

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Referencia:

Zhang Y, et al. Angiopoietin-like protein 8 (betatrophin) is a stress-response protein that down-regulates expression of adipocyte triglyceride lipase. Biochimica et Biophysica Acta, 2016; 1861: 130–137. doi:10.1016/j.bbalip.2015.11.003

Probióticos en el Síndrome de colon irritable

A través de la cuenta de Pablo Zumaquero en Twitter llego a dos revisiones sobre los probióticos en el Síndrome de colon irritable. Son temas poco frecuentes por estos lares, pero de vez en cuando no está mal variar. Y con mayor motivo cuando es material que peude resultar interesante para muchos.

Las primera publicación es un metanálisis que incluye varios estudios acerca del papel de diferentes especies de bacterias sobre diferentes síntomas de este síndorme.

Las especies revisadas fueron: Bacillus coagulans, Bifidobacteriums animalis, bifidum, breve, infantis y longum; Lactobacillus acidophilus, bulgaricus, brevis, casei, paracasei, plantarum, reuteri, rhamnosus, salivarius, suntoryeus/HY780I; Lactococcus lactis, Propionibacterium freudenreichii/ shermanii, Saccharomyces boulardii, y Streptococcus salivarius/ thermophilus.

Los principales síntomas incluídos fueron: dolor o malestar abdominal, hinchazón o distensión, frecuencia de, consistencia de, y esfuerzo durante las deposiciones, flatulencia, deposición inclompeta, urgencia y calidad de vida.

A continuación una tabla con los principales resultados extraídos del metanálisis.

Síntoma

Estudios analizados

Encuentra Mejora

Probiótico

Dolor

31

13

B. breve
B. longum
L. acidophilus
St. salivarius/ thermophilus
Hinchazón

23

5

B. breve
B. infantis
L. casei
L. plantarum
Frecuencia

16

2

B. coagulans
Consistencia

16

0

 
Flatulencia

10

8

B. breve
B. infantis
B. longum
L. acidophilus
L. bulgaricus
L. casei
L. plantarum
St. salivarius/ thermophilus
Esfuerzo

7

1

B. infantis
Urgencia

9

4

B. infantis
Caldiad de vida

12

5

B. bifidum
S. boulardii

Según los autores, la idea que deriva de este trabajo es que algunos probióticos son una opción terapéutica válida para pacientes con Síndrome de colon irritable. Señalan, no obstante, que los efectos sobre cada síntoma parecen ser específicos de la especie y subespecie de bacteria que se aplique.

También, claro está, hacen énfasis en la necesidad de futuros estudios que exploren el papel de la microbiota en el sistema inmune, dado el perfil sintomatológico de estas personas.

Por su parte, el segundo metanálisis incluye la revisión de casi 1800 pacientes y compara la puntuación de diferentes síntomas en sus respectivas escalas de severidad, entre grupos de tratamiento con probióticos y placebo.

En concreto, se las escalas que se utilizaron fueron de dolor/malestar abdominal, hinchazón, flatulencia (individuales y global); satisfacción con la regularidad y calidad de vida.

De forma similar al primer trabajo, esta revisión concluye que a partir de los datos analizados en diversos estudios, el uso de probióticos como herramienta terapéutica en el Síndrome de colon irritable puede ser beneficioso para mejorar ciertos síntomas.

Desde hace unos años, el asunto de los probióticos y la importancia de la flora intestinal en funciones más allá de la mera digestión resulta bastante prolífica en cuanto a publicaciones. Aquí mismo en el blog he rozado el tema con algunas entradas (aquí y aquí).

Como siempre que un campo experimenta un boom, hay que ser cauto. Pero es cierto que parece cada vez más incontestable la importancia de la microbiota para la (buena) salud.

En realidad, tiene sentido. Dado que nos ganan por 10 a 1, no es de extrañar que alguna influencia tengan sobre nuestro funcionamiento general. Ahora bien, qué especies, subespecies y hasta qué punto su efecto es relevante, está todavía por ser descubierto completamente.

La variedad bacteriana y las diferentes consecuencias que las diversas especies puedan provocar en el organismo hacen de este un campo tremendamente complicado de delimitar en lo que a control de variables se refiere. Toca ser paciente y tomarse las cosas con calma, sin caer en el hype, pero siendo conscientes de que es un factor a tener en cuenta cuando se piensa en aproximaciones terapéuticas. Ya sea para el colon irritable u otras afecciones, gastrointestinales o no.

Comida, pericomida y receptores de grelina

Hace poco publiqué una entrada con una infografía sobre los factores que juegan un papel potencial en el desarrollo y mantenimiento de la obesidad. Ahí se veía que además del consumo, variables como la genética y el equilibrio hormonal son también importantes.

Una de las hormonas que más tiene que decir a este respecto es la grelina. Si la leptina era la hormona de la saciedad, la grelina es la otra cara de la moneda, dado que su función es, principalmente, iniciar la conducta de ingesta.

Ahora se sabe que no sólo tiene que ver con el hambre, sino también con conductas apetitivas, de aproximación (recolección y almacenamiento), y consumatorias (comer), relacionadas con aspectos que acompañan a la propia ingesta.

En las personas, una conducta apetitiva podría ser, por ejemplo, hacer la compra (recolección) y guardar la comida en la nevera o la despensa (almacenamiento). Por su parte, la conducta consumatoria sería hincar el diente.

La cantidad de grelina en sangre fluctua según el tiempo desde la última comida. Así, de modo similar a cómo la leptina se libera cuando la comida está presente en el organismo, los niveles de grelina caen inmediatamente después de comer. Cuando se libera, la grelina se se adhiere a sus receptores, localizados principalmente en el cerebro (central) y en el nervio vago (periférico).

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Representación burda de la relación entre la leptina y la grelina en la homeostasis del hambre

Comprender la compleja relación entre las señales de saciedad centrales y periféricas es clave a la hora de afrontar el tratamiento de la obesidad y poder ofrecer opciones terapéuticas. Y sobre ese precepto se basan las últimas investigaciones de Michael Thomas y su grupo en la Universidad Georgia State.

En su último trabajo, publicado hace poco en American Journal of Physiology, los investigadores muestran cómo la activación de los receptores cerebrales de grelina aumenta las conductas relacionada con la comida, como la recolección, almacenamiento y consumo, en un modelo de hamster siberiano.

Según el trabajo de Thomas, Ryu y Bartness, es la estimulación de los receptores de grelina centrales, y no periféricos, la clave para iniciar las conductas apetitivas y consumatorias. Es más, según los resultados de su estudio, el bloqueo de estos receptores neutraliza el efecto de la la grelina sobre estas conductas cuando se administra de forma sistémica (por ejemplo, intraperitonealmente). Y lo hace tanto a corto como a largo plazo (4 horas).

En un trabajo previo, estos autores habían demostrado que la inyección de grelina de forma sistémica estimula la conducta apetitiva en estos roedores. Pero la demostración de que es la actividad central la responsable de estos comportamientos, independientemente de la actividad periférica, es algo que no se había observado antes.

En el estudio, los investigadores inyectaron grelina en el tercer ventrículo de los hamsters y midieron cambios conductuales en recolección, almacenamiento e ingesta de comida. A parte, usaron un antagonista de los receptores de grelina para comprobar el efecto sobre estas conductas. Tras un periodo de privación de ingesta inyectaron cierta cantidad de la hormona de forma sistémica. Después examinaron la actividad neuronal en los núcleos arqueado y paraventricular del hipotálamo.

Lo que observaron fue que la acción del antagonista prevenía eficazmente el aumento de las conductas apetitivas. Lo que sugiere que estas conductas están fundamentalmente reguladas por la actividad de estos receptores en el hipotálamo, más que por la señalización periférica.

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El bloqueo de los receptores de grelina impide la cascada de señalización que da inicio a las conductas relacionadas con el hambre

Además, observaron que este bloqueo impedía la activación neuronal del núcleo paraventricular, pero no del arqueado, lo que apunta a un rol del paraventricular no sólo en la conducta apetitiva sino también en la consumatoria.

Los resultados del estudio son bastante interesantes. Sobretodo porque parecen indicar de manera bastante directa una relación entre el antagonismo de receptores cerebrales y una conducta en particular. Sin embargo, deja bastante fleco suelto.

El paper hace hincapié en la importancia de este hallazgo para limitar el sobreconsumo y así posicionarse como una posibilidad terapéutica. Pero, por ejemplo, no da mucho detalle sobre cómo afectaría este bloqueo a la conducta normal. Aunque existen algunos datos sobre el desequilibrio de esta hormona en la obesidad, su actividad en la regulación fisiológica del hambre es determinante. Sería interesante, en este sentido, saber si el bloqueo sigue un perfil dosis-respuesta o funciona a modo de umbral. Los autores dicen que las conductas quedan inhibidas hasta después de cuatro horas, aproximadamente, pero no informan si después de esas horas existe un efecto de sobrecompensación.

Por otra parte, ni que decir tiene que en los humanos, la conducta de comer se rige por más aspectos que la mera fisiología. Y no se conoce el peso de factores cefálicos y sociales sobre la influencia de la grelina a este respecto.

En fin, algunos flecos, como decía. Aunque no deja de ser un estudio interesante.

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Referencia:

Thomas MA, et al. Central ghrelin increases food foraging/hoarding that is blocked by GHSR antagonism and attenuates hypothalamic paraventricular nucleus neuronal activation. Am J Physiol, 2015; doi: 10.1152/ajpregu.00216.2015

El peso del padre

En el problema de la obesidad infantil, uno de los aspectos que se han revelado clave es el peso de la madre durante el embarazo 1,2. Hoy se sabe que una madre con obesidad influye en la predisposición del feto a desarrollar obesidad en el futuro.

Sin embargo, no acaba ahí toda la historia, ya que ha aparecido nueva evidencia sobre el papel del padre en esta ecuación.

En un estudio publicado recientemente en Cell Metabolism, un grupo de investigadores en Dinamarca demuestra que el semen de los hombres con obesidad y de las personas con peso normal presenta diferentes marcas epigenéticas. Para más inri, estas diferencias se encuentran principalmente en regiones del gen asociadas al control del hambre 3.

Pero antes de meternos en materia, un breve recordatorio.

La epigenética hace referencia a los factores ambientales que, sin llegar a modificar la secuencia de ADN, afectan afectan a la expresión de dicho genoma.

Uno de los puntos clave de la epigenética es que estos cambios en la expresión génica debidos al efecto del entorno son heredables. Esto quiere decir que los cambios en la expresión genética causados por factores ambientales pueden pasar de generación en generación.

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Cambios en la expresión genética producidos por factores ambientales (p.ej., tabaco) en una persona pueden ser heredados por su descendencia (Fuente: Epigenetics and Inheritance).

No todos los genes se expresan. Es más, muchos genes se expresan a demanda, estando silenciados unas veces y a tope sirope otras. Para que esto ocurra, un proceso fundamental es la metilación.

Algo que se sabe sobre la metilación es que el estado en que se encuentre en determinadas localizaciones del genoma durante el desarrollo del embrión se hereda de la vía paterna 4.

Con esto en mente, el equipo liderado por Romain Barrès se planteó si (posibles) cambios en la metilación del ADN en el esperma personas obesas podría alterar el desarrollo y posterior fenotipo de la prole.

Para responder a la cuestión, llevaron a cabo dos estudios.

En el primero se comparó el epigenoma de dos grupos: hombres obesos y hombres con peso normal. No se encontró ninguna diferencia significativa en el posicionamiento de las histonas, pero sí en la expresión de ARN no codificante y en la metilación del ADN.

El segundo estudio tuvo como protagonistas hombres sometidos a cirugía bariátrica para reducir el peso. Se tomaron muestras antes, inmediatamente al finalizar y un año después de la operación. El análisis mostró una media de más de 5.000 cambios estructurales en el esperma de estas personas. En concreto, se observó un cambio radical en la reorganización de la metilación del ADN, principalmente en regiones asociadas con la regulación del hambre.

Con sus limitaciones (una muestra significativamente reducida; veintitrés hombres en el estudio 1, seis en el estudio 2), este trabajo resulta interesante porque no muchos artículos se centran en el papel del padre en este sentido. Existen interminables recomendaciones para las mujeres, dándose a entender muchas veces que el papel del hombre se limita a la fecundación. Este artículo pone de manifiesto que también es importante la salud del hombre para reducir el riesgo del feto a la hora de desarrollar obesidad.En un intento de continuar esta línea de investigación, Barrès y su equipo estudian ahora diferencias epigenéticas en embriones no viables, fecundados a partir del esperma de hombres con diferente peso. Pero para los estudios comparativos entre estos embriones y los llevados a término queda todavía camino que recorrer.

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__Referencia:

Donkin I, et al. Obesity and Bariatric Surgery Drive Epigenetic Variation of Spermatozoa in Humans. Cell Metabol, 2015; 23:1-10. doi:10.1016/j.cmet.2015.11.004

En busca de la felicidad

Algunos la definen como una emoción en sí misma. Otros, como un estado mental que acompaña a la persona. Se ha escrito, investigado y filosofado hasta el infinito acerca de ella. Pero la realidad es que la felicidad, como la inteligencia, resulta un constructo psicológico difícil de estudiar objetivamente.

El motivo principal de porqué ocurre esto es simple: no hay dos personas iguales. Según nuestra personalidad y nuestras vivencias, tendemos a expresar y experimentar la felicidad de manera diferente. Para cada persona la felicidad puede provenir y manifestarse de múltipes formas. Así pues, cuando digo que es subjetiva, no me refiero a subjetiva en plan «¿es el rojo que veo yo igual que el rojo que ves tú?». No. Me refiero a subjetiva nivel experto.

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No obstante, desde hace varios años existen técnicas y métodos bastante fiables para medir tanto el componente emocional como cognitivo de este setnimiento 1,2. Estas técnicas han sido de gran utilidad y existe un gran consenso en la validez de su aplicación. Sin embargo, queda por resolver la ardua tarea de explicar los mecanismos neurales por los que se genera. Porque sí, como todo lo demás, la felicidad también surge del cerebro.

Por suerte, hay quien se crece ante los retos. Gracias a esto, un grupo de científicos de la Universidad de Kyoto ha rastreado la felicidad hasta su origen en el cerebro.

Para ello, el equipo liderado por Wataru Sato utilizó imagen por resonancia magnética estructural junto a una batería de cuestionarios que evaluaban (1) felicidad subjetiva, (2) la intensidad de experiencias emocionalmente positivas y negativas y (3) satisfacción y propósito en la vida.

Si te causa gozo saber que encontraron una correlación positiva entre la puntuación en los cuestionarios y el volumen de materia gris del precúneo derecho, has desactivado el logro de «experienciameta“».

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«¿Dónde está el precúneo, aquí o aquí?»

En base a los datos de los cuestionarios y los escáneres, los autores discuten que sus resultados sugieren que es esta región la responsable de mediar la felicidad subjetiva gracias a la integración que realiza de los componentes cognitivos y emocionales de este sentimiento.

Más en detalle, es interesante señalar que además de con la felicidad subjetiva, el volumen de esta región mostraba una asociación con la puntuación combinada de las escalas de satisfacción/propósito vital y de intensidad en la vivencia de experiencias positivas y negativas. Concretamente, positiva con la intensidad de emociones positivas y propósito vital y negativa con la intensidad de emociones negativas.

El análisis de regresión de las puntuaciones combinadas demostró que la puntuación en la escala de felicidad subjetiva podía ser explicada por la combinación de las puntuaciones de las otras escalas juntas. Lo que resulta especialmente interesante ya que es coherente con estudios previos y teorías de la felicidad que indican que este constructo se compone tanto de aspectos cognitivos como emocionales 3.

Hay gente a la que la explicación o el descubrimiento del mecanismo detrás de ciertas experiencias le resulta inquietante. O que, «le quita gracia» al asunto, mejor dicho. La fe, amor, el libre albedrío, la felicidad… Yo no podría estar más en desacuerdo.

Sato y su equipo se han aproximado a una pregunta tremendamente compleja desde una perspectiva neuropsicológica y han dado una respuesta concreta y objetiva a qué es la felicidad: una combinación de emociones positivas y satisfacción vital que se origina en momentos de consciencia en esta región oculta del lóbulo parietal.

Chapeau por ellos. Y gracias por aportar un granito de arena más al conocimiento del fantástico e increíble mundo del cerebro.

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Referencia:

Sato W, et al. The structural neural substrate of subjective happiness. Scientific reports, 2015; 5:16891. doi: 10.1038/srep16891