2002年，瑞士联邦理工学院的专家在给一位患有严重癫痫的中年妇女实施脑部手术时，偶然发现了诱发“灵魂出窍”体验的方法。他们对患者靠近后脑的颞叶联合区进行刺激，这位妇女说感到自己离开了自己的身体，正在俯视着躺在手术床上的身体。
2007年，比利时安特卫普大学附属医院的研究人员试图通过在颞叶联合区附近植入电极来给一位老人治疗耳鸣。此举并没能治好这名患者的耳鸣，却令他产生了类似灵魂出窍的感觉。这名患者说，他感到自己移动到身体左后方约50厘米处。
研究人员推测，颞叶联合区功能紊乱与灵魂出窍体验之间存在密切的关系。为了获得更多关于“灵魂出窍”成因的信息，瑞士联邦理工学院的研究人员开展了一项名为“自体转换”的实验。
在实验中，研究人员向实验对象快速展示一系列戴着一只手套的卡通人物，其中一些卡通人物面对着实验对象，另一些背对着实验对象。实验对象需要想象自己处在卡通人物的位置，才能弄明白它们的手套究竟戴在哪只手上。卡通人物一个接一个从屏幕上晃过，实验对象不断在头脑中变换自己身体的位置。在实验对象观察卡通人物时，研究人员用脑电图仪记录他们大脑的活动情况。结果发现，当实验对象想象自己处在与其实际位置不同的地方时，他们大脑中的颞叶联合区格外活跃。，研究人员还采用一种非侵入性技术对实验对象的颞叶联合区进行刺激，使其暂时丧失功能。结果发现，当颞叶联合区功能受损后，实验对象在做换位想象时明显要花费更多时间。
除了颞叶联合区，还有一些脑区与“灵魂出窍”的体验有关，其中一些位于颞叶联合区附近。研究人员由此得出结论，当这些脑区运作良好时，人们会感觉自己是身心合一的;如果这些脑区出现功能紊乱，人们就会产生“灵魂出窍”的感觉。
，脑区功能紊乱还不足以解释有关“灵魂出窍”的全部疑问。因为感受到“灵魂出窍”的人除了感到意识脱离身体，还能以一种外人视角看到自己的身体以及周遭的事物。这些信息又是从何而来的呢?
加拿大科学家通过研究睡眠麻痹现象找到了一些线索。睡眠麻痹是一种特殊的睡眠状态，表现为意识清醒而身体无法移动，即我们常说的“鬼压床”。研究人员认为，睡眠麻痹是大脑中各种信息发生冲突所致。产生睡眠麻痹的人很可能处于睡眠最浅的快速眼动期，他们梦到自己在走动或飞翔，梦境特别真实。在这种情况下，人在意识上会有一种移动感，但大脑很清楚地知道身体其实并没有动。为了解决这种矛盾，大脑将自我从身体上分离出来，使人感觉自己在运动，而身体却留在原处。类似的感觉矛盾可能是“灵魂出窍”体验如此逼真的原因之一。