Különös beteggel találkozott 1923-ban Joseph Capgras, párizsi pszichiáter. A későbbi esetleírásban csak Madame Macabre-ként említett páciens ugyanis alapvetően normálisnak tűnt, egy dolgot kivéve: ragaszkodott ahhoz, hogy férje nem a valódi férje, hanem egy imposztor, aki megpróbálja becsapni őt. A pszichiáter az eset leírásában a hasonmások illúziójának nevezte a jelenséget, de az utókor később róla nevezte el, Capgras-szindrómának. A pszichiáter úgy gondolta, hogy a tünetegyüttes a hisztéria egyik formája lehet, különösen mivel kezdetben csak nőkben figyelték meg és a hisztériát női betegségnek tartották (az elnevezése is a méh görög nevéből származik). Később kiderült, hogy kifejezetten ritka betegségről van szó, a teljes népesség 0,12 százalékában fordul elő a hajlam rá, de ugyanúgy érinti a férfiakat is, mint a nőket. Sokáig egyértelműen pszichiátriai betegségként kezelték, azt is megfigyelték, hogy gyakran társul skizofréniával, esetleg demenciával.
Bár az ilyen esetek ritkán fordultak elő, idővel még feltűnt pár dolog az orvosoknak. Például az, hogy az esetek többségében a téveszme csak akkor jelentkezett, ha a beteg látta az ismerőst – de ha csak a hangját hallotta, például telefonon, akkor nem. Azt is megállapították, hogy jellemzően a legközelebbi ismerősökkel, olyanokkal kapcsolatban jelentkezik a betegség, akikkel a beteg nagyon szoros viszonyban volt. De voltak olyan esetek is, amikor mindenkiről úgy érezte a beteg a környezetében, hogy azok csak másolatai a valódi személyeknek, néha még tárgyakról is, nem csak személyekről. Maga a betegség szélsőséges esetekben kifejezetten veszélyes is lehet, volt olyan érintett, aki megpróbálta meggyilkolni az „idegent”, aki mellette feküdt az ágyban, amikor éjjel felébredt.
A pszichoterápiás kezelés nem sokat segített, és arra is felfigyeltek, hogy a betegség megjelenése néha összekapcsolható valamilyen fejsérüléssel, vagy más betegséggel, ami az agyat károsítja. Ezért kezdtek azon gondolkodni, hogy szervi okai is lehetnek ennek a furcsa állapotnak. Az első részletesebb elmélettel egy addigra már híres kutató, Vilayanur S. Ramachandran állt elő. Ramachandran a Capgras-szindróma előtt a fantomvégtagok fájdalmával foglalkozott. Amikor valakinek amputálják egy végtagját, az esetek 80 százalékában úgy érzi, hogy az továbbra jelen van, ezt nevezik fantomvégtagnak. Gyakran fordul elő, hogy ez a fantom görcsösen fáj, de ezzel a fájdalommal nehéz mit kezdeni, hiszen nincsen mit kezelni.
Ramachandran azzal az elmélettel állt elő, hogy az amputáció után az agy mozgatókérge továbbra is működik és próbálja mozgatni a végtagot, de sem az izmokban, ízületekben levő érzékelősejtek, sem a látás nem mutatja azt, hogy a végtag mozogna. Az agy ezt úgy értelmezi, hogy az izmok görcsben vannak, hiszen a kiadott utasítás ellenére sem mozdulnak, ha pedig görcs van, akkor fájdalom is van – és az agy létrehozza ezt az érzést. A kutató egy tükörrel próbálta meg megoldani a problémát. Készített egy dobozt, amibe a beteg belerakhatta az ép karját, a dobozban pedig egy tükör volt, ami az ép kar képét tükrözte, így egy adott szögből nézve úgy láthatta, mintha mindkét karja meglenne. Ezután arra kellett koncentrálnia, hogy egy egyszerre mozgassa a két kezét, az épet és a fantomot is. Mivel azt látta, hogy mindkét kéz mozog, a görcs és a fájdalom enyhült. A tükörterápiát azóta is sikerrel használják a fantomvégtag-fájdalmak kezelésére. Ramachandran a Capgras-szindrómára is olyan magyarázatot adott, ami valamilyen téves érzékelésre vezeti vissza az okokat.
Az elmélete szerint ezekben a betegekben sérül az az idegpálya, ami az arcfelismerést az érzelmekkel, a memóriával köti össze. Az arcfelismerésért egy specializált terület felel az agyban, a gyrus fusiformis nevű részen, a halántéklebenyben. Amikor ez a terület sérül, akkor arcvakság (prozopagnózia) alakul ki, az ebben érintettek látása tökéletes, de az arcok alapján képtelenek felismerni másokat. A Capgras-szindrómások esetében ezzel nincs gond, a problémát az okozza, hogy a felismert arc és az ahhoz kötődő érzelmek, emlékek nincsenek összekapcsolva. Így aztán a beteg lát valakit, aki közel áll hozzá, de nem érzi mindazokat az érzelmeket, amiket vele kapcsolatban éreznie kellene. Ebből következtet az agy arra, hogy akit lát, az nem a valódi személy, hanem csak valaki, aki pontosan ugyanúgy néz ki. Ez az elmélet (amit már néhány vizsgálat is alátámasztani látszik) magyarázatot ad arra, hogy miért csak a látást érinti a zavar, miért nem jelentkezik például telefonbeszélgetés közben, hiszen olyankor az agy egy másik régiója kapcsolódik az illető személlyel kapcsolatos érzelmekhez. Az is érthető, hogy miért jelentkezik ez olyanokkal kapcsolatban, akikhez szorosabb érzelmek fűznek.
Úgy tűnik, hogy nagyon hasonló okai lehetnek egy másik, még ritkább, és még furább betegségnek, a Cotard-szindrómának is. Ebben az esetben a beteg a saját arcához nem köti a megfelelő érzelmeket, amire az agya azt a magyarázatot adja, hogy nem él. Az ilyen betegek nagyjából fele arról van meggyőződve, hogy már halott, a másik felük azt érzi, hogy valamiképpen halhatatlan. Egy skóciai beteg, akiben egy motorbaleset után alakult ki a szindróma és akit az anyja, miután a kórházból kiengedték, Dél-Afrikába vitt, arról volt meggyőződve, hogy meghalt a kórházban és most az anyja szelleme vezeti körbe a pokolban (ahol természetesen nagy a hőség). Az első beteg, akit a francia neurológus, Jules Cotard kezelt és Madmoiselle X-ként írt le, egyszerűen tagadta, hogy létezne a teste, ezért enni sem volt hajlandó és végül a koplalás miatt halt meg.
Az arcfelismerés zavarai között van az a téveszme is, ami szinte az ellentettje a Capgras-szindrómának: a Fregoli-szindrómás beteg arról van meggyőződve, hogy mindenki tulajdonképpen ugyanaz az ember. A betegség a nevét a századforduló sztárjáról, Leopoldo Fregoliról kapta, az olasz színész arról volt híres, hogy egy-egy előadásban sok szerepet játszott és villámgyorsan öltözött át, váltott ezek között. Kiment a színpad jobb oldalán, mint fess tüzérhadnagy és másodpercekkel később már be is lépett anyókaként a bal oldalról. Az ebben az időben feltalált, plafonra szerelt ruhaszárító is róla kapta a nevét. Enyhébb esetekben csak a kevésbé ismert arcokat érzi egynek a beteg (ilyenkor meg lehet győződve arról, hogy valaki különféle álruhákban követi őt mindenhová), súlyos esetben pedig nemcsak személyekkel, de helyszínekkel, tárgyakkal is lehetnek hasonló téveszméi – nem meglepő, hogy gyakran jár együtt paranoiával a betegség.
Miközben egyre közelebb kerülünk a téveszmés félreértelmezési szindrómák agyi hátterének megértéséhez, ez a gyógyításukban eddig nem sok segítséget adott. Egyes antipszichotikumok és pszichoterápia segíthet, de mivel elég ritka betegségekről van szó, kevés bizonyíték van a hatásosságukról.