В нейропсихологических исследованиях, выполненных с начала 2000-х годов, возникновение внетелесных переживаний связывается с тем, каким образом в психике человека формируется представление о собственном физическом теле и как это представление интегрируется в ощущение «я» как субъекта переживаний. Восприятие физического тела происходит вследствие интеграции в мозге сенсорных сигналов, поступающих от рецепторов по различным каналам, из которых главную роль играют сенсомоторные (тактильные, вестибулярные и проприоцептивные) и визуальные сигналы. Один из ведущих исследователей в этой области, швейцарский нейробиолог Олаф Бланке, выделяет три аспекта, благодаря которым тело осознаётся как собственное, то есть принадлежащее самому субъекту переживания, а именно: ощущение владения собственным физическим телом, расположение центра восприятия в пространстве и ощущение восприятия от первого лица.
Именно эти три аспекта исследовались в экспериментах, в которых нарушалась кроссмодальная интеграция тактильных, проприоцептивных, вестибулярных и визуальных сигналов, и люди могли испытывать искусственно вызванные иллюзии, такие как иллюзия резиновой руки, а также внетелесные и другие аутоскопические переживания. Первые указания на нейрофизиологические механизмы, которые могут быть ответственными за внетелесные переживания, были получены в 1930 годы в практике нейрохирурга Уайлдера Пенфилда. Он проводил операции на мозге больных эпилепсией, чтобы разрушить очаги патологического возбуждения, вызывающие припадки. В ходе одной из операций, в которой он электрически возбуждал участки височной доли, пациент испытал внетелесное переживание.
Этого же результата добились учёные группы Олафа Бланке в 2002 году, при этом участок мозга, при электрической стимуляции которого возникают внетелесные переживания, удалось локализовать с гораздо большей точностью – это оказалась правая угловая извилина на границе височной и теменной долей мозга. В дальнейшем важная роль этой области была подтверждена методами нейровизуализации. На основании этих данных исследователи выдвинули гипотезу, что именно в этой области мозга (височно-теменной узел, англ. temporoparietal junction, TPJ) расположены центры, отвечающие за интеграцию в единый образ тела информации, поступающей от различных органов чувств. Области головного мозга, которые активны при различных типах аутоскопических галлюцинаций, включают помимо височно – теменной узла; часть теменной доли, заднюю теменную перегородку (PPJ), PIVC (пара-островковый регион вестибулярной коры) и ангулярную (угловую)