มีการเห็นพ้องกันโดยทั่ว ๆ ไปว่า อาการหลงผิดคะกราส์มีมูลฐานที่ซับซ้อนในสมอง และจะสามารถเข้าใจได้ง่ายกว่า โดยวิธีการตรวจสอบความเสียหายทางประสาทกายวิภาค ที่สัมพันธ์กับกลุ่มอาการ[18]

หลักฐานแรก ๆ ที่อาจจะชี้เหตุที่ก่อให้เกิดอาการนี้ มาจากงานวิจัยของคนไข้บาดเจ็บทางสมองผู้เกิดมีภาวะไม่รู้ใบหน้า (prosopagnosia) ผู้ไม่มีการรับรู้ใบหน้าแบบเหนือสำนึก ถึงแม้ว่าจะสามารถรู้จำวัตถุทางตาประเภทอื่น ๆ ได้ แต่ว่า งานวิจัยปี ค.ศ. 1984 ของเบาเออร์กลับแสดงว่า ถึงแม้ว่าการรู้จำใบหน้าเหนือสำนึกจะบกพร่อง คนไข้ภาวะนี้กลับแสดงความเร้าทางประสาทที่เกิดขึ้นโดยไม่สมัครใจ (วัดโดยการนำไฟฟ้าของผิวหนัง) เมื่อเห็นใบหน้าของคนที่คุ้นเคย[19] เป็นผลงานวิจัยที่บอกเป็นนัยว่า มีวิถีประสาทสองทางในการรู้จำใบหน้า คือวิถีเหนือสำนึกและวิถีใต้สำนึก

ในบทความปี ค.ศ. 1990 ที่พิมพ์ใน วารสารจิตเวชศาสตร์แห่งประเทศอังกฤษ (British Journal of Psychiatry) นักจิตวิทยาเฮเด็น เอ็ลลิส และแอนดี้ ยัง ได้ตั้งสมมุติฐานว่า คนไข้อาการหลงผิดคะกราส์อาจจะมีภาวะตรงกันข้ามกันกับภาวะไม่รู้ใบหน้า คือว่า ในอาการหลงผิดคะกราส์ ความสามารถเหนือสำนึกเพื่อรู้จำใบหน้าไม่มีความเสียหาย แต่อาจจะมีความเสียหายในระบบที่ก่อให้เกิดความเร้าความรู้สึกโดยอัตโนมัติ (คือไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจ) ต่อใบหน้าที่มีความคุ้นเคย[20] ซึ่งอาจจะนำไปสู่ปรากฏการณ์ที่คนไข้สามารถรู้จำบุคคลได้ แต่กลับมีความรู้สึกว่า มีอะไรบางอย่างที่ผิดปกติในบุคคลนี้ ในปี ค.ศ. 1997 เฮเด็น เอ็ลลิสและคณะ ได้พิมพ์ผลงานวิจัยในคนไข้ 5 คนที่มีอาการหลงผิดคะกราส์ ผู้ล้วนแต่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคจิตเภท เอ็ลลิสได้รับรองยืนยันสมมุติฐานของตนว่า ถึงแม้ว่า คนไข้จะสามารถรู้จำใบหน้าโดยจิตเหนือสำนึก แต่กลับไม่แสดงความเร้าทางความรู้สึกที่ควรแสดง[21] คือ คนไข้แสดงความรู้สึกอัตโนมัติเหมือนกับเจอกับคนแปลกหน้า ส่วนงานวิจัยของยัง (ค.ศ. 2008) ได้ตั้งสมมุติฐานว่า คนไข้ที่มีโรคนี้สูญเสียความคุ้นเคย ไม่ใช่บกพร่องความคุ้นเคย[22]

วิลเลียม เฮอร์สไตน์ และรามะจันทรัน รายงานการค้นพบที่คล้าย ๆ กัน ในบทความตีพิมพ์เกี่ยวกับคนไข้คนเดียว ที่มีอาการหลงผิดคะกราส์ หลังจากเกิดความบาดเจ็บในสมอง[23] รามะจันทรันได้กล่าวถึงกรณีนี้ในหนังสือของเขาที่ชื่อว่า Phantoms in the Brain (แฟนตอมในสมอง)[24] และบรรยายเรื่องนี้ไว้ในงานประชุม TED 2007[25] เนื่องจากว่า คนไข้สามารถรับรู้ความรู้สึกและสามารถรู้จำใบหน้าได้ แต่ไม่ปรากฏความรู้สึกเมื่อรู้จำใบหน้าที่คุ้นเคย รามะจันทรันจึงตั้งสมมุติฐานว่า เหตุของอาการหลงผิดคะกราส์ก็คือการตัดขาดออกจากกันของสมองกลีบขมับ ซึ่งเป็นเขตที่รู้จำใบหน้า และระบบลิมบิก ซึ่งเป็นเขตที่เกี่ยวข้องกับอารมณ์ความรู้สึก และถ้าจะกล่าวโดยเฉพาะเจาะจงแล้ว รามะจันทรันเน้นการตัดขาดออกจากกันระหว่างอะมิกดะลา กับรอยนูนสมองกลีบขมับด้านล่าง (inferior temporal gyrus)[4]

ในปี ค.ศ. 2010 วิลเลียม เฮอร์สไตน์ ได้ปรับปรุงทฤษฎีของเขาเพื่อที่จะอธิบายว่า ทำไมผู้มีอาการหลงผิดคะกราส์จึงมีปฏิกิริยาเช่นนั้น คือปฏิเสธบางคนว่าเป็นคนที่คุ้นเคย[26] เฮอร์สไตน์ได้อธิบายทฤษฎีปรับปรุงนี้ว่า[27]

ยิ่งไปกว่านี้ รามะจันทรันก็ยังเสนอว่า มีความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มอาการคะกราส์ กับความยากลำบากโดยทั่ว ๆ ไปในการปะติดปะต่อความจำอาศัยเหตุการณ์ (episodic memory) ที่สืบต่อกัน เพราะอารมณ์ความรู้สึกมีบทบาทสำคัญในการสร้างความทรงจำ. เนื่องจากว่า คนไข้ไม่สามารถประสานความทรงจำกับอารมณ์ความรู้สึกเข้าด้วยกัน คนไข้จึงเชื่อว่า วัตถุในภาพที่เห็นเป็นวัตถุใหม่ในทุก ๆ ครั้งที่เห็น แม้ว่า วัตถุเหล่านั้นควรที่จะก่อให้เกิดอารมณ์ความรู้สึก (เช่นความรู้สึกว่า เป็นคนสนิท เป็นวัตถุที่คุ้นเคย หรือเป็นวัตถุเกี่ยวกับตน)[28]

นักวิจัยอื่น ๆ เช่นเมอร์ริน และซิลเบอร์ฟาร์บ (ปี ค.ศ. 1976)[12] ได้เสนอความเชื่อมต่อกันระหว่างกลุ่มอาการคะกราส์ กับความบกพร่องของระบบความทรงจำบางส่วน พวกเขาได้เสนอว่า บุคคลที่สำคัญและที่คุ้นเคย (ซึ่งก็คือบุคคลที่เป็นที่ตั้งของความหลงผิดคะกราส์) มีความเกี่ยวข้องกับความทรงจำหลายระดับทางตา หู การกระทบสัมผัส และประสบการณ์อื่น ๆ ที่สัมพันธ์กับบุคคลเหล่านั้น ดังนั้น กลุ่มอาการคะกราส์สามารถเข้าใจได้ โดยเป็นความเป็นอย่างไม่สัมพันธ์ของวัตถุ (คือของบุคคลเหล่านั้น) ในการรับรู้ในสมองระดับสูง

เป็นไปได้มากว่า ต้องมีความบกพร่องอย่างอื่น นอกจากความเสียหายต่อการตอบสนองอัตโนมัติคือการเร้าความรู้สึก เพราะว่าคนไข้บางพวกมีความเสียหายอย่างนี้ แต่ไม่มีอาการของความหลงผิด[29] เอ็ลลิสและคณะเสนอว่า มีองค์ประกอบที่สอง ที่อธิบายเหตุผลความที่ประสบการณ์ไม่ปกติอย่างนี้ กลับกลายเป็นความเชื่อที่ประกอบด้วยความหลงผิด องค์ประกอบที่สองนี้มีการเสนอว่า เป็นความบกพร่องในการคิดโดยเหตุผล. แม้ว่า ยังไม่มีความบกพร่องที่เฉพาะเจาะจง ที่สามารถอธิบายอาการของความหลงผิดคะกราส์ในทุก ๆ กรณี[30] แต่ก็มีนักวิจัยหลายท่านที่เสนอให้รวมความรู้สึกที่เป็นอัตวิสัย ในแบบอธิบายของกลุ่มอาการคะกราส์ เพื่อที่จะเข้าใจกลไกที่ยังการสร้างความเชื่อและการดำรงไว้ซึ่งความเชื่อที่ประกอบด้วยความหลงผิดนั้น ให้เป็นไปได้[31][32]

กลุ่มอาการคะกราส์ยังมีความเกี่ยวข้องกับ reduplicative paramnesia[33] ซึ่งเป็นความเชื่อแบบหลงผิดอีกอย่างหนึ่ง เนื่องจากกลุ่มอาการทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กันอย่างสูง จึงมีทฤษฎีที่เสนอว่า เขตสมองเขตเดียวกันมีผลต่ออาการทั้งสอง และดังนั้น อาการทั้งสองจึงมีความเกี่ยวข้องทางประสาทที่เหมือนกัน เนื่องจากมีความเข้าใจว่า สมองกลีบหน้ามีผลต่อ reduplicative paramnesia ดังนั้นจึงเชื่อกันว่า กลุ่มอาการคะกราส์ก็มีความสัมพันธ์กับสมองกลีบหน้าเช่นกัน[34] และถึงแม้ว่า อาจจะไม่มีความเสียหายโดยตรงต่อสมองกลีบหน้า แต่ว่า แม้แต่การเข้าไปขัดขวางสัญญาณที่เป็นไปในระหว่างสมองเขตอื่น ๆ กับสมองกลีบหน้า ก็ยังสามารถจะให้ผลเป็นกลุ่มอาการคะกราส์เช่นกัน[6]