ペンローズは"The Emperor's New Mind"(1989年)を出版した段階では、(意識における)量子力学過程が、脳内のどこでどのようにして起きているのかの具体的なアイデアは持っていなかった。しかしハメロフはこの本を読んで興味を持ち、麻酔のメカニズムに関する自身の理論について話すため、ペンローズに連絡をとった。二人は1992年に会い、ハメロフはマイクロチューブルが脳内で量子力学的な過程を担うよい候補であることを話した。ペンローズはマイクロチューブルの格子が持つ数学的な構造に興味を持った。ここから以後二年かけて、二人は協力してOrch-OR理論を作りあげた。この共同研究ののち、ペンローズは意識に関する二冊目の書物 "Shadows of the Mind"（1994年）を出版した。
オーケストレーテッド・オブジェクティブ・リダクション（Orch OR）は、意識は神経細胞間の結合によって生じるという従来の考え方ではなく、神経細胞内の量子レベルで生じるとする理論である。
そのメカニズムは、微小管と呼ばれる細胞構造によって組織化された目的還元と呼ばれる量子プロセスであるとされている。この仮説は、ノーベル物理学賞受賞者のロジャー・ペンローズと麻酔科医で心理学者のスチュアート・ハメロフによって1990年代初頭に提唱された
意識は大脳のニューロンによって実行される計算の複雑さが増すと出現すると主張するのに対し，Orch ORは，意識は細胞の微小管に集合的に形成された量子ビットによって実行される量子処理に基づいており，その過程はニューロンで著しく増幅されるとするものであった．この量子ビットは、微小管の格子を通るらせん状の経路で、重なった共鳴リングを形成する振動双極子に基づいている。
オーケストレーションとは、結合タンパク質（微小管関連タンパク質：MAPs）が重畳状態の時空間分離を変化させ、量子ビット状態の減少に影響を及ぼしたり調子を整える仮説的プロセスであり、このプロセスは、微小管関連タンパク質が、量子ビットに与える影響や、その状態を制御している可能性もある。
脂質ラフトとは、ニューロンの細胞膜の一部を形成する脂質クラスターで、中枢神経系で中心的な役割を果たしているようでした。
スチュアート・ハメロフは、アナエステジアの専門医であり、また神経科学者としても知られています。彼は、特に、脳と意識の関係について、量子力学を取り入れた理論を提唱しています。
彼の理論は、主に、脳内の微小な構造、ミクロチューブルに焦点を当てています。ミクロチューブルは、細胞の骨格を構成するタンパク質の管で、神経細胞にも存在しています。ハメロフは、これらのミクロチューブルが、量子コヒーレンスと量子重ね合わせの状態を保持し、脳の計算と情報処理に関与していると考えています。
彼の理論では、ミクロチューブル内の量子状態が、意識の瞬間を生成するトリガーとして機能するとされています。つまり、意識は、ミクロチューブル内の量子的なプロセスに起因すると考えられています。
ハメロフは、物理学者ロジャー・ペンローズと共同で、この理論を発展させました。ペンローズとハメロフの理論は、「オーケーOR理論」として知られています。この理論では、量子的な重ね合わせの状態が、重力によって崩壊し、その崩壊が意識の瞬間を引き起こすとされています。
オーケーOR理論は、非常に興味深いものではありますが、科学界においては、まだ議論が続いています。この理論を支持する証拠は限られており、多くの研究者は、量子力学と意識の関係について、異なるアプローチを取っています。
