Buena parte de sus trabajos se ha centrado en el estudio de la evolución de la mente y el cerebro humanos, contribuyendo a este campo con diversos ensayos acerca del papel de la memoria de trabajo en el advenimiento de la mente humana moderna, las relaciones entre la forma del cerebro y la cognición, así como las interacciones entre emociones y procesos cognitivos, con el objeto de estudiar la vulnerabilidad de nuestra mente y nuestro cerebro a factores externos, fundamentalmente sociales. En los últimos años, ha investigado la relación entre lenguaje y emociones, particularmente, cómo las emociones afectan a la comprensión sintáctica y semántica.
Es coautor de más de 100 artículos científicos, 90 presentaciones a congresos, diversos cursos y conferencias, y autor libros como ¿Qué es la actividad cerebral? Técnicas para su estudio (Biblioteca Nueva, 2001), La mente del Homo sapiens. El cerebro y la evolución humana (Aguilar, 2008), La evolución del cerebro: la fascinante historia de nuestra mente (RBA, 2018) y El cerebro social: por qué estamos diseñados para conectar con los demás (RBA, 2019).

Ha colaborado en el desarrollo de varias bases de palabras y sonidos emocionales (e.g., The Spanish adaptation of ANEW (Affective norms for English words), BRM, 2007; y the Affective ratings of sound stimuli, BRM,2008). De 2009 a 2012 participa en varios proyectos relacionados con los correlatos neurales -potenciales evocados- de la toma de decisiones y la memoria doctorándose el 2013. Posteriormente, inicia su colaboración con los Profs. Isabel Fraga y Carlos Acuña-Fariña en el estudio de los correlatos neuronales del procesamiento del lenguaje compaginando su actividad investigadora con su labor docente en la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) en la que imparte diversas asignaturas del grado Psicología..

Es miembro del Comité Directivo de la Red Temática internacional “Translation, Research, Empiricism, Cognition” (TREC). Dirige un programa de intervención del Banco Interamericano de Desarrollo, orientado a fomentar la estimulación cognitiva y lingüística en niños de familias vulnerables. Actualmente coordina proyectos de investigación en más de 10 países. Como docente, ha dictado cursos en Argentina, Chile, Colombia, Estados Unidos, Alemania y China. Sus más de 150 publicaciones, que incluyen libros, capítulos de libro y artículos en prestigiosas revistas científicas internacionales, versan principalmente sobre neurolingüística y bilingüismo. Ha realizado más de 100 presentaciones en eventos académicos internacionales y múltiples actividades de divulgación científica, entre las que se destacan su columna “Mente y Comunicación”, en Radio Mitre Mar del Plata. Su labor ha sido premiada por instituciones como la Linguistic Association of Canada and the United States, la Sociedad Iberoamericana de Neuroeducación, la Asociación Argentina de Ciencias del Comportamiento y la Legislatura de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires.

Ha llevado a cabo investigaciones interdisciplinares sobre el significado de los términos emocionales en distintos idiomas y culturas, sobre las metáforas conceptuales, y sobre el papel de las emociones en la conceptualización de otros dominios (como el color y el tiempo). También se interesa por la investigación experimental de la metáfora conceptual. Es la directora ejecutiva del proyecto internacional GRID, y participa en otros estudios sobre la representación de las emociones, especialmente la ira. Es co-editora del volumen Components of Emotional Meaning: A Sourcebook (OUP, 2013) acerca del proyecto GRID, y ha publicado en revistas de distinto perfil disciplinar, como Metaphor and Symbol, Review of Cognitive Linguistics, Cognition and Emotion, Swiss Journal of Psychology o Social Science Information..

Forma parte del Laboratorio de Neurociencia Cognitiva y Psicolingüística de la Universidad de La Laguna desde el año 2012. Comenzó como Investigador Juan de la Cierva y desde el año 2017, dentro del programa Ramón y Cajal.