几乎所有的神经活动都是以反射弧的方式来完成的。动物实验和临床观察表明：感受器、传出神经和效应器的损害不会引起意识障碍，而传入神经和中枢整合机构才是引起意识障碍的主要部位。
传入神经主要是指上升性网状激动系统，至少包括三条通路：第一条构成丘脑对大脑皮层的抑制性反应；第二条源自下丘脑，通过边缘系统到前脑；第三条来自中缝核和蓝斑，至大脑和丘脑的背正中核群。上升性网状激动系统的核团位于延髓、桥脑和中脑被盖部的灰质内。如果在桥脑上1/3处和下丘脑背侧之间损坏这个系统，动物就会陷入昏迷。现在已经肯定，维持觉醒状态的中枢结构位于间脑后方和中脑的结合部。
中枢整合机构包括双侧大脑皮层以及和丘脑间的联系。如果双侧大脑皮层受到广泛的损害，则动物对刺激的条件反射反应全部丧失，认识功能和思维内容也因之消失。有人认为虽然上升性网状激动系统未受累，但觉醒状态也会受到影响，以至动物陷入意识障碍状态。Serafetinides等认为优势侧皮层受损更容易发生意识障碍。
