有神經(jīng)學(xué)家在20世紀(jì)80年代初指出，“瀕死體驗(yàn)”有典型的邊緣葉（指大腦的一個(gè)部位）綜合征特點(diǎn)，因而可以通過(guò)大腦中腦內(nèi)啡和腦啡肽的釋放來(lái)解釋。有神經(jīng)學(xué)家1983年提出，腦內(nèi)啡的釋放可造成充滿喜悅或情感的“瀕死體驗(yàn)”，而烯丙羥嗎啡酮會(huì)產(chǎn)生“地獄一般的‘瀕死體驗(yàn)”。第一個(gè)正式的“瀕死體驗(yàn)”神經(jīng)學(xué)模型于1987年提出，它包括腦內(nèi)啡、大腦邊緣系統(tǒng)的神經(jīng)傳導(dǎo)因子和其他大腦部分。

1989年，神經(jīng)學(xué)家提出了“瀕死體驗(yàn)”的神經(jīng)生理模型，認(rèn)為血清素在產(chǎn)生“瀕死體驗(yàn)”方面起了重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，一種麻醉劑——氯胺酮能誘導(dǎo)“瀕死體驗(yàn)”。通過(guò)靜脈注射一定劑量的氯胺酮，能產(chǎn)生“瀕死體驗(yàn)”的一切常見(jiàn)內(nèi)容。20世紀(jì)90年代，神經(jīng)學(xué)家對(duì)致幻劑二甲基色胺進(jìn)行了研究，并且提出一種假設(shè)：人死前或?yàn)l死狀態(tài)下的大腦松果體大量釋放二甲基色胺，是“瀕死體驗(yàn)”現(xiàn)象的成因。

2006年，有科學(xué)家通過(guò)心血管干預(yù)，致使42名健康志愿者出現(xiàn)昏厥。事后，這些志愿者報(bào)告了看見(jiàn)光、隧道、遇見(jiàn)故去親人和造訪其他世界等“瀕死體驗(yàn)”內(nèi)容。2008年，有神經(jīng)學(xué)家提出，臨床死亡者的“瀕死體驗(yàn)”是由大腦嚴(yán)重失靈（由大腦血液循環(huán)停止引起）造成的精神機(jī)能障礙綜合征。還有研究顯示，血液中碳酸過(guò)多（高碳酸血癥）能誘導(dǎo)諸如光線、視覺(jué)和神秘體驗(yàn)之類(lèi)的“瀕死體驗(yàn)”癥狀。也有神經(jīng)學(xué)家提出，“瀕死體驗(yàn)”是由腦缺氧、藥物或腦損傷引起的幻覺(jué)。

美國(guó)喬治·華盛頓大學(xué)麻醉學(xué)家卓拉及其團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，“瀕死體驗(yàn)”是由于死前大腦氧耗盡而造成的電活動(dòng)猛增引起的。猛增程度與意識(shí)完全的人相似，但前者的血壓低得無(wú)法探測(cè)，卻照樣能產(chǎn)生生動(dòng)的圖像和感覺(jué)。大腦活動(dòng)的逐漸喪失出現(xiàn)在死前大約1小時(shí)內(nèi)，并且被持續(xù)時(shí)間為30秒到3分鐘的大腦活動(dòng)迸發(fā)所中斷。卓拉團(tuán)隊(duì)對(duì)7名瀕死患者進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，患者大腦電活動(dòng)的增加發(fā)生在血壓已經(jīng)探測(cè)不到之時(shí)，他們的“瀕死體驗(yàn)”可能是對(duì)突觸記憶總內(nèi)存的回憶，與臨終卻潛在可逆的血氧不足有關(guān)。2010年發(fā)布的一項(xiàng)研究說(shuō)，“瀕死體驗(yàn)”的根源是，血液中的高濃度二氧化碳改變了大腦的化學(xué)平衡，從而讓大腦“看見(jiàn)”事物。

“瀕死體驗(yàn)”患者的大腦左顳葉活動(dòng)會(huì)增加。刺激顳葉已知能誘導(dǎo)幻覺(jué)、“靈魂出竅”和記憶閃回。在對(duì)一名患者的實(shí)驗(yàn)中，電刺激左顳葉頂交界區(qū)，導(dǎo)致患者出現(xiàn)另一個(gè)人靠近她的幻覺(jué)。2011年，著名雜志《科學(xué)美國(guó)人》刊登的一篇文章下結(jié)論說(shuō)，“科學(xué)證據(jù)表明，‘瀕死體驗(yàn)的所有特征都有著正常大腦功能出錯(cuò)的根基?！?/p>

一些學(xué)者聲稱，一部分“瀕死體驗(yàn)”案例是在腦電圖儀呈現(xiàn)平線（即大腦不再發(fā)揮功能的情況下）發(fā)生的。但也有學(xué)者注意到，腦電圖并不是大腦死亡的一個(gè)可靠指針，因?yàn)樗荒芴讲榇竽X皮層的一半的活動(dòng)，而對(duì)更深的大腦皮層結(jié)構(gòu)是觀測(cè)不到的。

不少經(jīng)歷過(guò)“瀕死體驗(yàn)”的人，把它看作是“死后生命”（“來(lái)世”）或“死后意識(shí)”存在的證據(jù)。唯心論者聲稱，“瀕死體驗(yàn)”是“非物質(zhì)化的意識(shí)”或“靈魂”與肉體分開(kāi)而獨(dú)立存在的證據(jù)。但唯物論學(xué)者指出，盡管大腦損傷、顱內(nèi)缺氧或高碳酸血癥等生理因素不足以解釋“瀕死體驗(yàn)”的全部本質(zhì)，但這卻并不能推翻只有活的人體才能產(chǎn)生意識(shí)的科學(xué)結(jié)論，唯心論是根本站不住腳的。

對(duì)唯心論持否定態(tài)度的科學(xué)家指出，迄今沒(méi)有足夠證據(jù)支持死亡后存在生命的說(shuō)法。但有研究發(fā)現(xiàn)，即便在人事不省期間，大腦也依然能記錄感覺(jué)印象。例如，在1983年進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家用一份詞匯表的錄音帶測(cè)試一組被麻醉患者的記憶力。在身體康復(fù)后，這些患者能以明顯高出偶發(fā)比例的占比，識(shí)別哪些單詞在當(dāng)時(shí)播放給他們的詞匯表中出現(xiàn)過(guò)?？茖W(xué)家對(duì)此的解釋是，就算是在全麻醉狀態(tài)下，大腦也仍然保留一部分儲(chǔ)存新信息的能力，“瀕死體驗(yàn)”中伴隨“視覺(jué)”的“聽(tīng)覺(jué)”內(nèi)容，很可能與此有關(guān)。

不相信“死后意識(shí)”和“來(lái)世”的科學(xué)家還指出，對(duì)臨床死亡患者的大腦完全停止活動(dòng)的推斷，以及對(duì)瀕死體驗(yàn)形成于大腦死亡后的推斷，都是站不住腳的。實(shí)際上，在患者接受心臟復(fù)蘇嘗試期間，大多數(shù)腦部活動(dòng)是不會(huì)進(jìn)行的，因?yàn)檫@要花去太多的搶救生命所需時(shí)間。所以有一種可能性是，即便腦電圖顯示平線（即患者已經(jīng)腦死亡），患者卻依然有大腦活動(dòng)，而這些活動(dòng)通過(guò)功能性磁共振成像、正電子發(fā)射X射線層析照相術(shù)或電腦輔助斷層掃描儀，是可以探查到的，這是因?yàn)椤峭ㄟ^(guò)外科手術(shù)直接接入大腦，否則腦電圖儀主要測(cè)量的是大腦皮層表面活動(dòng)。

總之，主流科學(xué)界至今尚不支持所謂“死后意識(shí)”，更不認(rèn)同“靈魂”的存在。實(shí)際上，雖然科學(xué)界對(duì)意識(shí)指針、死亡標(biāo)準(zhǔn)和“瀕死體驗(yàn)”等概念仍有爭(zhēng)議，但主流觀點(diǎn)依然是物質(zhì)決定意識(shí)，沒(méi)有生命就沒(méi)有意識(shí)。