有神經學家在20世紀80年代初指出,“瀕死體驗”有典型的邊緣葉(指大腦的一個部位)綜合征特點,因而可以通過大腦中腦內啡和腦啡肽的釋放來解釋。有神經學家1983年提出,腦內啡的釋放可造成充滿喜悅或情感的“瀕死體驗”,而烯丙羥嗎啡酮會產生“地獄一般的‘瀕死體驗”。第一個正式的“瀕死體驗”神經學模型于1987年提出,它包括腦內啡、大腦邊緣系統的神經傳導因子和其他大腦部分。
1989年,神經學家提出了“瀕死體驗”的神經生理模型,認為血清素在產生“瀕死體驗”方面起了重要作用。研究發現,一種麻醉劑——氯胺酮能誘導“瀕死體驗”。通過靜脈注射一定劑量的氯胺酮,能產生“瀕死體驗”的一切常見內容。20世紀90年代,神經學家對致幻劑二甲基色胺進行了研究,并且提出一種假設:人死前或瀕死狀態下的大腦松果體大量釋放二甲基色胺,是“瀕死體驗”現象的成因。
2006年,有科學家通過心血管干預,致使42名健康志愿者出現昏厥。事后,這些志愿者報告了看見光、隧道、遇見故去親人和造訪其他世界等“瀕死體驗”內容。2008年,有神經學家提出,臨床死亡者的“瀕死體驗”是由大腦嚴重失靈(由大腦血液循環停止引起)造成的精神機能障礙綜合征。還有研究顯示,血液中碳酸過多(高碳酸血癥)能誘導諸如光線、視覺和神秘體驗之類的“瀕死體驗”癥狀。也有神經學家提出,“瀕死體驗”是由腦缺氧、藥物或腦損傷引起的幻覺。
美國喬治·華盛頓大學麻醉學家卓拉及其團隊認為,“瀕死體驗”是由于死前大腦氧耗盡而造成的電活動猛增引起的。猛增程度與意識完全的人相似,但前者的血壓低得無法探測,卻照樣能產生生動的圖像和感覺。大腦活動的逐漸喪失出現在死前大約1小時內,并且被持續時間為30秒到3分鐘的大腦活動迸發所中斷。卓拉團隊對7名瀕死患者進行的研究發現,患者大腦電活動的增加發生在血壓已經探測不到之時,他們的“瀕死體驗”可能是對突觸記憶總內存的回憶,與臨終卻潛在可逆的血氧不足有關。2010年發布的一項研究說,“瀕死體驗”的根源是,血液中的高濃度二氧化碳改變了大腦的化學平衡,從而讓大腦“看見”事物。
“瀕死體驗”患者的大腦左顳葉活動會增加。刺激顳葉已知能誘導幻覺、“靈魂出竅”和記憶閃回。在對一名患者的實驗中,電刺激左顳葉頂交界區,導致患者出現另一個人靠近她的幻覺。2011年,著名雜志《科學美國人》刊登的一篇文章下結論說,“科學證據表明,‘瀕死體驗的所有特征都有著正常大腦功能出錯的根基。”
一些學者聲稱,一部分“瀕死體驗”案例是在腦電圖儀呈現平線(即大腦不再發揮功能的情況下)發生的。但也有學者注意到,腦電圖并不是大腦死亡的一個可靠指針,因為它只能探查大腦皮層的一半的活動,而對更深的大腦皮層結構是觀測不到的。
不少經歷過“瀕死體驗”的人,把它看作是“死后生命”(“來世”)或“死后意識”存在的證據。唯心論者聲稱,“瀕死體驗”是“非物質化的意識”或“靈魂”與肉體分開而獨立存在的證據。但唯物論學者指出,盡管大腦損傷、顱內缺氧或高碳酸血癥等生理因素不足以解釋“瀕死體驗”的全部本質,但這卻并不能推翻只有活的人體才能產生意識的科學結論,唯心論是根本站不住腳的。
對唯心論持否定態度的科學家指出,迄今沒有足夠證據支持死亡后存在生命的說法。但有研究發現,即便在人事不省期間,大腦也依然能記錄感覺印象。例如,在1983年進行的一項實驗中,科學家用一份詞匯表的錄音帶測試一組被麻醉患者的記憶力。在身體康復后,這些患者能以明顯高出偶發比例的占比,識別哪些單詞在當時播放給他們的詞匯表中出現過。科學家對此的解釋是,就算是在全麻醉狀態下,大腦也仍然保留一部分儲存新信息的能力,“瀕死體驗”中伴隨“視覺”的“聽覺”內容,很可能與此有關。
不相信“死后意識”和“來世”的科學家還指出,對臨床死亡患者的大腦完全停止活動的推斷,以及對瀕死體驗形成于大腦死亡后的推斷,都是站不住腳的。實際上,在患者接受心臟復蘇嘗試期間,大多數腦部活動是不會進行的,因為這要花去太多的搶救生命所需時間。所以有一種可能性是,即便腦電圖顯示平線(即患者已經腦死亡),患者卻依然有大腦活動,而這些活動通過功能性磁共振成像、正電子發射X射線層析照相術或電腦輔助斷層掃描儀,是可以探查到的,這是因為——除非通過外科手術直接接入大腦,否則腦電圖儀主要測量的是大腦皮層表面活動。
總之,主流科學界至今尚不支持所謂“死后意識”,更不認同“靈魂”的存在。實際上,雖然科學界對意識指針、死亡標準和“瀕死體驗”等概念仍有爭議,但主流觀點依然是物質決定意識,沒有生命就沒有意識。