死に瀕した人の脳に供給される酸素の濃度が低下すると、低酸素に陥った脳の働きにより幻覚が生まれるという説がある。また、視覚野のニューロンが活性化し、幻覚や光の点、トンネルが見えるのではないかと推測する研究者もいる。
酸素欠乏説への批判.
血中酸素が低下してきた患者が、必ず光の点やトンネルを見るという事実はない。酸欠状態にある患者はひどい興奮状態にあり、錯乱していることが多く、臨死体験の意識状態とは対極である。低酸素状態では人の意識能力は低下するため、臨死体験時に「明晰な意識」がある事や「鮮明なビジョン」を見る事を説明できない。実際に酸欠時の人の意識を調査した実験があるが、いずれにおいても人の知覚や思考能力などは格段に低下している。
こうした批判に対して、スーザン・ブラックモアは、酸欠にも様々な分類があるため、酸素が中くらいの速度で減っていく場合にのみ臨死体験が起こるのではないかと反論している。
しかし、こうした酸欠説の問題点は、臨死体験は酸欠でない状況でも起こるという事である。重症ではない病気や、日常で起こる臨死体験の場合、酸素濃度は正常だと考えられる。臨死体験は、酸欠により昏睡に陥る前の意識がはっきりした患者からも報告される。また、酸素欠乏でない状態の方が臨死体験が起こりやすいことを示唆した研究がある。
後頭葉が酸素不足になった時に見える光の点は、「スポットライトが少しずつ弱まり最後には消える」といった類のもので、最終的には暗闇に至るものである。酸欠で起こるトンネルも同様であり、あるパイロットは、高高度を飛行した際に無酸素症に陥ったが、酸欠によるトンネルと臨死体験のトンネル体験には共通点が何もなかった、と証言している。
高炭酸症説.
「臨死体験は血流中の二酸化炭素の濃度が高まることが原因で起きる」とする説がある。こうした条件では幻覚が起こる事が知られている。
精神科医であるによる二酸化炭素(炭酸ガス)を用いた治療では、患者が非常にリアルな幻覚を体験している。その中には身体から遊離した感覚を覚えたり、神秘的な合一感を経験した者もいた。
高炭酸症説への批判.