已经知道，对于意识所必需的最少神经元相关，没有任何一种大家都能接受的判据。因此，区别持续性植物状态（PVS）病人和最小意识状态（MCS）病人经常是很困难的。前者（PVS病人）显示有规则的睡眠波的转变，可能会运动一下或笑一下；后者（MCS病人）能够以有意义的形式（例如，可以有区别性的眼球运动）进行交流（偶然），显示某些意识迹象。在全身麻醉的时候，病人不应当体验心理上的痛苦，但其觉醒水平应该符合临床的迫切需要。
对一个因脑受到严重损伤而处于植物状态的病人，用BOLD fMRI测定了他的脑活动。例如，当要求病人回顾打网球的情况，或要求他想象进入自己家中的一个房间时，他会演示正常型式的脑活性。宏观意识紊乱病人（包括运动不能性哑症病人）的差别性脑成像发现，他们的广泛皮层网络出现功能失调，包括内侧和外侧前额叶和顶叶联络皮层，这种广泛的功能失调联系到宏观的觉察丧失。颞叶癫痫发作病人的意识缺损有可能伴随额叶和顶叶联络皮层的脑血流（CBF）减少，而脑的中线结构例如内背侧（mediodorsal）丘脑的CBF增加。
中线（旁中央）皮层下结构相对局限的双侧损伤，也可引起完全的觉察丧失，因此这些结构是促成与调控脑激醒的（根据测定代谢和电活动的方法可以确定），它们对意识的神经相关是必需的。在上位脑干两侧，包括脑桥、中脑、后部下丘脑，异源性地集合了20个以上的神经核，这些神经核集体地被称为网状结构激活系统（reticular activating system，RAS），它们的轴突在脑内广泛投射。这些神经核的神经元三维集合体有各自的细胞构筑及神经化学规定性，释放各不相同的神经调制物质，例如乙酰胆碱、去甲肾上腺素、5-羟色胺、增食欲肽（orexin，hypocretin）来调节丘脑及前脑的兴奋性，从而介导觉醒和睡眠之间的转变，以及总体行为水平和脑的激醒水平。这种部位受到损伤以后，最后丘脑和前脑的兴奋性可以恢复，意识可以回来。另一种促成意识的因素是5个或更多的丘脑板内核，它们从许多脑干核接受输入，而强烈地直接投射到基底神经节，有分布性地投射到新大脑皮层第Ⅰ层。相对少量（1 cm3或稍小一点）的双侧丘脑髓板内核（intralaminar nucleus，ILN）损伤，可以完全敲除所有的觉察能力。
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