對第一類解釋的分析
一些學者認為瀕死體驗是瀕死狀態下大腦工作異常所造成的一種幻覺，比如一些化學物質，神經遞質和荷爾蒙或者缺氧對大腦的刺激而誘發產生。這類學說的主要證據就是一些藥物比如一種麻醉劑開他敏和致幻藥二乙麥角□胺可以誘發出一些類似瀕死體驗構成要素的片段經歷，例如可以看到光。大腦缺氧或者二氧化碳過多有時也會誘發出一些類似經歷。然而許多研究表明這類學說是站不住腳的。
首先，瀕死體驗是生命受到嚴重威脅時發生的，此時不一定有缺氧或者大腦的異常工作。美國耶魯大學兒科腫瘤專家丹尼﹒考姆(Dianne Komp)報導許多瀕死兒童都有瀕死體驗，但沒有證據表明這些兒童的大腦工作異常。美國西雅圖兒童醫院對26位危重兒童病人進行調查，其中24位在瀕死狀態下感受到充滿愛意的光和其他一些瀕死體驗。同時調查的還有100多位對照兒童病人，他們都有大腦缺氧，認為自己將會死亡，實際上他們只是病情嚴重但不至於死亡，結果他們沒有一人有瀕死體驗。
藥物誘發的幻覺發生時，受試者大腦往往是清醒的，而許多瀕死體驗卻是大腦處在無意識狀態下發生的。有些瀕死體驗者非常接近於死亡，以至於記錄大腦活動的腦電圖呈現一片空白，即根本沒有大腦活動。在這種情況下，化學物質不可能激發大腦產生幻覺，因為大腦已經停止工作。
著名瀕死體驗科學家雷蒙﹒穆迪博士和麥維爾﹒莫爾斯(Melvin Moody)博士收集了許多瀕死體驗案例，這些案例中的經歷是當事人死亡之時不可能有的。例如，一個病人心臟病發作，腦電圖和心電圖已成直線即已經沒有心跳和大腦活動，醫務人員經過最後努力宣布他已經死亡，但過了幾小時後，病人又活了過來，並可以絲毫不差地說出來大夫們是如何搶救他的，病房外的走廊裏都發生了些什麼，誰坐在休息室等人。這些不可能是由於大腦內的化學反應造成的，因為這些是在大腦停止工作後發生的。
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