Daniel Pierce est un excentrique professeur de neuroscience connu pour être le meilleur dans sa discipline. Et pour cause : il est lui-même atteint d'une maladie neurologique. Daniel est recruté par Kate, une ancienne étudiante devenue agent du FBI pour l'aider dans une sombre affaire impliquant la mort d'un cadre employé par une société pharmaceutique. La femme de ce dernier s'accuse du meurtre de son mari, mais Daniel écarte cette hypothèse. L'enquête s'oriente alors vers une jeune femme travaillant dans le même labo que la victime, avec qui elle aurait eu une aventure. Au cours de l'enquête, les hallucinations schizophrènes dont souffre périodiquement Daniel refont surface...