Annie Landsberg, une jeune femme dépressive marquée par un drame familial, et Owen Milgrim, souffrant de troubles paranoïaques et schizophrènes, se rencontrent pendant un étrange essai clinique piloté par un ordinateur émotif. Le but de l'expérience est de mettre au point un traitement révolutionnaire susceptible de guérir les personnes atteintes de troubles psychiques. Annie et Owen vont-ils sortir indemnes de ces épreuves hallucinantes ?