All'inizio della sua carriera professionale, mentre era ancora all'Hahnemann University Hospital, il lavoro di ricerca sulle neoplasie e sui meccanismi dei gas anestetici ha indirizzato gli interessi e gli studi di Hameroff sul ruolo svolto nella divisione cellulare dalle strutture proteiniche chiamate microtubuli, portandolo a ipotizzare che essi siano capaci di una qualche forma di calcolo e quindi di "coscienza" nella propria attività. Di qui la supposizione che almeno una parte della soluzione al problema dello stato di coscienza fosse riconducibile alla comprensione delle funzioni dei microtubuli nelle cellule cerebrali, funzioni a livello molecolare e supramolecolare di notevole complessità e diffusione; giungendo così alla conclusione che bene o male nelle operazioni cellulari potrebbe verificarsi uno schema di calcolo sufficiente per parlare di coscienza. Queste teorie sono state presentate da Hameroff nel suo primo libro, "Ultimate computing" (1987, "op. cit."), il cui argomento principale riguarda l'elaborazione dell'informazione in un tessuto biologico, in particolar modo nei microtubuli ed altre parti del citoscheletro che potrebbero essere le unità base del processo anziché i neuroni stessi.