งานวิจัยทางประสาทจิตวิทยาเชิงปริชาน (cognitive neuropsychology) ชี้ว่า มีองค์ประกอบสองอย่างที่เป็นเหตุของอาการหลงผิดเฉพาะเรื่อง[2] องค์ประกอบแรกก็คือประสบการณ์ที่วิบัติ (anomalous experience) ซึ่งบ่อยครั้งมีเหตุจากความผิดปกติทางประสาท ที่นำไปสู่ความหลงผิดและองค์ประกอบที่สองเป็นความบกพร่องของกระบวนการเกิดความเชื่อ (belief formation cognitive process)

ตัวอย่างขององค์ประกอบแรกก็คือ มีงานวิจัยหลายงานที่ชี้ว่า อาการหลงผิดคะกราส์เป็นผลจากความผิดปกติทางอารมณ์ที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้ใบหน้าดังนั้น แม้ว่าคนไข้จะสามารถรู้จำคู่ครอง (หรือญาติสนิทของตน) ได้แต่เพราะไม่มีปฏิกิริยาทางอารมณ์ที่คนปกติจะมี และดังนั้นการเห็นคู่ครองของตนจึงไม่ได้ให้ความรู้สึกเหมือนกับบุคคลที่ตนรู้จัก

แต่ว่า งานวิจัยเหล่านี้ชี้ว่า ความผิดปกติทางประสาทอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะเป็นเหตุของความคิดเห็นผิด ๆแต่จะต้องมีองค์ประกอบที่สอง ซึ่งเป็นความเองเอียง (bias) หรือความผิดปกติของกระบวนการก่อตั้งความเชื่อ ซึ่งจะรักษาและทำให้มั่นคงซึ่งความหลงผิดนั้นไว้แต่เพราะว่า ในปัจจุบันยังไม่มีแบบจำลองที่ดีว่า กระบวนการสร้างความเชื่อนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไรดังนั้น องค์ประกอบที่สองจึงยังไม่ชัดเจน

มีงานวิจัยบางงานแสดงว่า คนไข้ที่หลงผิดมักจะด่วนสรุปเหตุการณ์[3][4][5] และดังนั้น มักจะถือเอาประสบการณ์ที่ผิดปกติว่าเป็นความจริงและจะทำการตัดสินใจโดยรีบร้อนอาศัยประสบการณ์เหล่านี้นอกจากนั้นแล้ว งานวิจัยต่าง ๆ[5]ยังพบอีกด้วว่า คนไข้มักตัดสินใจผิดพลาดเพราะความเอนเอียงในการทำให้เหมือน (matching bias)ซึ่งบอกว่า คนไข้มักจะพยายามที่จะยืนยันกฎกติกาของสังคมหรือของตน (โดยไม่สามารถคำนึงถึงความจริง)ความเองเอียงในการตัดสินใจสองอย่างนี้ช่วยอธิบายว่า ผู้หลงผิดสามารถที่จะยึดถือความหลงผิดได้อย่างไร และทำไมจึงไม่สามารถกลับใจได้

นักวิจัยบางพวกเชื่อว่า ความเอนเอียงสองอย่างนี้เพียงพอแล้วที่จะอธิบายอาการหลงผิดแต่บางพวกเชื่อว่า ความเอนเอียงสองอย่างนี้ไม่เพียงพอที่จะอธิบายว่า ทำไมหลักฐานเกี่ยวกับความจริงจึงไม่สามารถโน้มน้าวผู้หลงผิดให้เข้าใจถูกได้ในระยะยาวคือ เชื่อว่า ต้องมีความบกพร่องทางประสาทที่ยังไม่ปรากฏอย่างอื่น ๆ ในระบบความเชื่อของคนไข้ (ซึ่งอาจจะอยู่ในสมองซีกขวา)