در طول تاریخ و در فرهنگ‌های متفاوت، انواع متفاوتی از تجربه‌های معنوی توسط افراد مختلف گزارش شده است که در آن‌ها احساس اتصال و اتحاد با چیزی بزرگ‌تر از خودِ شخص وجود داشته است. چنین تجربه‌هایی می‌توانند ماهیت مذهبی داشته باشند یا نداشته باشند. به‌عنوان نمونه، هنگامی که رویدادهای ورزشی اتفاق می‌افتند و فرد از‌خود‌بی‌خود‌شدن و با چیزی بیرون از خود یگانه‌شدن [مانند هیجان ناشی از موفقیت یا شکست در یک رویداد ورزشی] را تجربه می‌کند، تجربة معنویِ غیر‌مذهبی رخ می‌دهد.
متخصصان روان‌پزشکی، علوم اعصاب و روان‌شناسی از دانشگاه‌های ییل و کلمبیا، با هدف شناسایی مکانیسم‌های عصبیِ بنیادینی که در شکل‌گیری یک تجربة معنوی نقش دارند، به‌تازگی پژوهشی را به‌انجام‌رسانده‌اند که نتایج آن، نشان‌دهندة یک منشاء زیست‌عصب‌شناختی برای تجربه معنوی است.
آن‌ها به‌منظور انجام این پژوهش، 27 بزرگسال جوان را مورد مصاحبه قرار دادند تا دربارة تجربه‌های سخت و پریشان‌کننده، تجربه‌های آرامش‌بخش و همچنین، تجربه‌های معنوی‌ای که در گذشته داشته‌اند اطلاعاتی را جمع‌آوری نمایند. پژوهشگران پس‌از‌آن، در‌حالی‌که شرکت‌کنندگان در پژوهش برای نخستین بار به نوار صوتی‌ای که مبتنی بر تجربه‌های شخصی خودشان بود گوش می‌کردند، مغز آن‌ها را با روش تصویر‌برداری fMRI مورد بررسی دقیق قرار دادند. با‌وجود‌آنکه تجربه‌های معنوی افراد در گذشته با‌یکدیگر متفاوت بودند، اما هنگامی‌که همزمان با گوش‌دادن به نوار صوتی آن تجربه‌ها را تصور می‌کردند، پژوهشگران الگوهایی مشابه و یکسان از فعالیت مغزی را در قشر آهیانه شرکت‌کنندگان مختلف مشاهده کردند. قشر آهیانه، ناحیهای از مغز است که در‌زمینة آگاهی‌داشتن نسبت‌به خود و دیگران و همچنین، پردازش توجه مشارکت دارد.
به‌اعتقاد پژوهشگران: «تجربه‌های معنوی حالت‌های قوی و نیرومندی هستند که می‌توانند تأثیراتی عمیق بر‌روی زندگی افراد داشته باشند. درک پایه‌های عصبی چنین تجربه‌هایی می‌تواند به ما کمک نماید تا نقش آن‌ها را در انعطاف‌پذیری، بهبود اختلالات اعتیادی و سلامت روان، بهتر بفهمیم.»
