在瀕臨死亡時，一些人會產生神秘的大腦瀕死體驗，如疼痛感消失、看到隧道盡頭的亮光、感覺自己脫離肉體、飄浮在空中等。
雖然難以直接研究這類特殊的體驗，但科學家能通過產生相似體驗的實驗，揭示在極端條件下，大腦是如何工作的。
瀕死體驗會給經歷者留下深刻記憶
當身體在遭受鈍器外傷、心臟病、窒息和休克等危及生命的傷害時，會觸發瀕死體驗（NDEs）。在醫院中，1/10的心臟驟停患者有過類似的體驗。成千上萬的倖存者在經歷過這一轉瞬即逝的痛苦時刻後，都描述道：他們脫離了受損的身體，進入了超越日常存在的環境，不再受到通常時空界限的束縛。這些神秘而又極具衝擊力的經歷，會導致他們的生活發生永久性改變。
瀕死體驗並非幻想。他們的經歷還包括遇到活著或者已死去的親人、伴侶或朋友，以及天使之類的精神形體；產生類似於普魯斯特式的記憶回溯，甚至是回顧一生中好或壞的記憶；又或者對時空的感知出現扭曲。其中一部分感知現象，能通過生理學解釋。例如逐漸變窄的隧道景象，是由於視網膜外周的血流量減少，導致視野周邊的區域最先喪失視覺。
瀕死體驗可能是正面的，這種震撼的體驗會將精神上的平靜與身體遭受的巨大創傷分離，使人產生與宇宙合二為一的感覺。但是，並非所有的瀕死體驗都是喜悅的，有一些經歷十分可怕，伴隨著強烈的恐懼、痛苦、孤獨和絕望。
任何與死亡的密切接觸都會使我們想起生命的不確定性與脆弱，並且可以突破我們的一些心理防線——這些防線原本會讓我們遠離生命消失的想法。在大多數情況下，這些事件的影響會隨著時間的推移而逐漸減弱，並且最終回歸正常（儘管它們可能會留下創傷後應激障礙）。但瀕死體驗在其後的數十年內，都有可能以不同尋常的強度和清晰度被人回憶起來。
在2017年的一項研究中，美國維吉尼亞大學的兩名研究人員提出了一個問題，即是否可以將在瀕死體驗期間，認知功能增強與大腦功能受損同時發生的矛盾現象，解釋為想像力的飛躍。研究人員對122位經歷過瀕死體驗的人做了問卷調查，要求他們比較記憶中的瀕死體驗與大約同一時間發生的真實事件和想像事件。結果表明，與真實或想像的情況相比，瀕死體驗的記憶更加生動且細節更豐富。簡而言之，在他們的記憶中，瀕死體驗「比現實更真實」。
瀕死體驗的神經活動難以精確了解
我們很難精確地了解瀕死體驗的神經系統活動，因為大腦可能會因為多種紛繁複雜的方式受到損傷。此外，當患者躺在核磁掃描儀內或頭皮被電極覆蓋時，也不會恰好產生瀕死體驗。
不過，通過研究心臟驟停，即心臟停止跳動，我們或可以對瀕死體驗時發生的情況有一些了解。此時，患者沒有死亡，可以通過心肺復甦來恢復心臟跳動。現在，死亡的鑑定標準還包括大腦功能出現了不可逆轉的喪失。當大腦缺乏血流（缺血）和氧氣（缺氧）時，病人不到一分鐘就會暈倒，而他的腦電圖（EEG）會變成等電位，即腦電圖是平的。
這意味著在大腦皮層（大腦的最外層）中，大規模、遍布各處的腦電活動已經停止。就像一個逐漸斷電的小鎮，一個街區接一個街區斷電，大腦的局部區域一個接一個地停止工作，然而思維仍然會在尚未停止活動的神經元支持下，繼續運作：根據個人的經歷、記憶和文化背景，繼續在大腦中講故事。
在這種「斷電」情況下，大腦的經歷也構成了瀕死體驗中奇怪而特殊的主要內容。但對經歷過的人來說，瀕死體驗和大腦在正常清醒時產生的任何感知一樣真實。當整個大腦因為完全「斷電」而停止工作時，思維和意識就會消失。而如果當供血和供氧恢復正常時，大腦就會重新啟動，並重新恢復日常的功能。
科學家用錄像記錄，並分析和仔細研究了一些受到高強度訓練（如太空人）的人喪失意識和隨後恢復意識的過程。他們所描述的現象包括，出現隧道視覺和亮光；感覺從部分或完全麻痺的睡眠中醒來；感覺在平靜地漂浮或靈魂出竅；感到愉悅甚至狂喜；出現短暫但強烈的夢境，往往包括與家人的對話，多年後仍歷歷在目。
瀕死體驗特殊的本質，也決定了科學家無法在嚴格對照的實驗條件下研究這一經歷，但這種情況也許會改變。例如，我們或許可以通過小鼠實驗研究這一現象中的某些方面。
瀕死體驗的生理學機制還需更多研究
許多神經學家注意到瀕死體驗與一類被稱為複雜部分性發作癲癇產生的影響具有相似性。這類癲癇會導致部分的意識喪失，通常會局限在某一腦半球的特定區域。它們的發作是有預兆的，這些預兆與病人自身的特殊經歷有關。癲癇發作可能伴有對物體大小感知的改變，出現不同尋常的味覺、嗅覺或本體感覺，以及產生記憶幻覺、人格解體或狂喜的感覺。
無論是由自發性疾病引起，還是由外科醫生的電極觸發，異常的神經活動模式與主觀體驗之間這種直截了當的聯繫，支持它起源於生物學機制而非靈魂之類的超自然因素。瀕死體驗的起源可能也是如此。
為什麼在失血和缺氧時，大腦要把掙扎著維持運作的體驗當成積極、幸福而不是恐慌，這仍然是個謎。然而有趣的是，人類也會在其他一些場合中獲得到極限體驗。例如，在深度潛水、高海拔攀巖、飛行、窒息或昏厥遊戲等情景中，氧氣的減少會帶來讓人歡暢的愉悅感、頭暈目眩和高度興奮。
要真正了解瀕死體驗的生理學機制，我們還需要更多的研究。除此之外，在喜悅和平靜的瀕死體驗的另一面，還存在一些令人恐懼、畏懼的瀕死體驗，對這一方面的研究，也將讓我們對瀕死體驗產生更完整的認知。或許，以不同形式死亡的人在臨終前都會有瀕死體驗。（據《環球科學》）