Neurologue reconnue, Catherine Black exerce avec passion dans un hôpital de New York. Surnommée par ses confrères la «Marco Polo» du cerveau, elle propose à ses patients des méthodes innovantes, qu'ils soient atteints de démence ou de tumeur du cerveau. Selon elle, il n'y a pas de «normalité». Mais Catherine Black souffre elle-même d'un profond trouble : bipolaire, elle est régulièrement atteinte de crises d'angoisse, d'altération du comportement voire de désinhibition. Secrètement suivie par le docteur Hartramph, elle essaie de juguler sa maladie au quotidien en suivant un traitement pesant. Elle redoute que son mal l'empêche d'exercer son métier si l'ordre des médecins en prenait connaissance...

Durant une intervention menée sur le cerveau d'un patient, un chirurgien exerçant à l'hôpital rencontrant de graves difficultés. Les conséquences s'avèrent dramatiques. De son côté, le docteur Catherine Black essaie de venir en aide à une patiente qui souffre de terribles hallucinations : en effet, cette femme est convaincue que sa tête explose. Parallèlement, la Catherine est confrontée aux doutes de son petit ami. Il a la nette impression qu'elle ne lui dit pas toute la vérité à son sujet...

Le docteur Black s'intéresse à une patiente qui ne voit que la moitié des images. Parallèlement, la neurologue est persuadée de l'infidélité de son petit ami. Très sûre d'elle, elle décide de rencontrer celle qu'elle a identifiée comme étant sa maîtresse. Mais Catherine Black est très sollicitée. En effet, une personne souffrant d'un délire d'illusion des sosies est prise en charge à l'hôpital...

Ali comprend que Leo ne dispose aucunement de dons et que sa mémoire est tout à fait commune. Un patient récemment arrivé se montre violent. Malchanceuse, Catherine Black égare son alliance alors qu'elle doit se rendre à ses fiançailles...

Le docteur Catherine Black prend en charge un dénommé Jacob Myers. Il est persuadé qu'il a accès à des visions divines. Parallèlement, la neurologue a fort à faire avec Arthur. En effet, une nouvelle crise la contraint à lui donner des champignons hallucinogènes...

Une aveugle prétend qu'elle peut voir certaines choses. Un patient souffrant de douleurs fantômes est également suivi. Catherine et son frère essaient de renouer avec leur père. Mais Catherine ne cache pas ses craintes. Le docteur Bickman décide d'expliquer la vérité à Leo...

Le docteur Catherine Black et son collègue le docteur Bickman tentent l'impossible pour extraire une balle logée dans le cerveau d'un journaliste connu pour avoir gagné le prix Pulitzer. Parallèlement, un jeune maquilleur essaie de surmonter une attaque qui lui laissé un trouble de la vision comme séquelle. Plus tard, la jeune neurologue fait la rencontre des parents de Will Van Renseller...

Un homme armé prend d'assaut le service où travaille Catherine Black. Cet individu affirme entendre des voix. Bickman est touché par l'un des coups de feu. Plus tard, un autre patient se présente, expliquant très sérieusement que l'une de ses mains est dirigée par quelqu'un d'autre. Catherine Black affirme qu'il s'agit d'un syndrome bien identifié médicalement. De son côté, Will se demande si la jeune neurologue tient sincèrement à leur relation...

Un joueur de saxophone souffrant de tremblements obtient une aide précieuse de la part de Catherine Black. Emue, elle décide alors lui présenter son père, lui aussi musicien. De son côté, Leo demande à Ian Bickman de lui rédiger une lettre de recommandation. Acceptera-t-il ? Enfin, Catherine tente d'exprimer les sentiments qu'elle ressent...

Catherine Black refuse d'abandonner à son sort une jeune fille souffrant d'impressionnantes crises de rage. Alors qu'elle recherche un remède pour la calmer, la jeune neurologue voit son propre comportement s'altérer. Elle rend à Will sa bague de fiançailles...

Alors qu'un agent d'accueil s'évanouit soudainement, le docteur Black devine qu'il a un grave problème et qu'il faut immédiatement le soigner. Mais la jeune femme est déprimée. De son côté, Joshua se demande s'il ne doit pas craindre sa soeur...

Aidé par le docteur Lark, Ian Bickman essaie une nouvelle thérapie qui lui pourrait lui permettre de se débarrasser de certains souvenirs. Pendant ce temps, Catherine Black constate à ses dépens que son traitement médical ne produit plus aucun effet. Son attitude l'amène peu à peu à couper les ponts avec les personnes de son entourage. Totalement déboussolée, elle s'enfuit à moitié nue dans les profondeurs de la forêt...

Ayant disparu depuis un mois, Catherine Black se présente à nouveau à l'hôpital. Le nouveau traitement qu'elle a suivi semble avoir produit maints effets positifs. Pourtant, parmi ses collègues, certains doutent qu'elle puisse continuer à exercer. De son côté, Esme comprend que son père à sérieusement besoin d'aide...