בשמונה עשרה השנים האחרונות, עם פיתוח שיטות הדימות התפקודית המוחית, מוח האדם ממופה באינטנסיביות מכל זוית אפשרית. בניגוד לנושאים פופולריים כגון רגשות, זיכרון, וקבלת החלטות, הבסיס העצבי של אמונה דתית טרם נחקר לעומק (מן הסתם בשל הקושי בהשגת מימון בעידן התקינות הפוליטית השורר בארה"ב ובאירופה).

לפני שנתיים התפרסם מחקר שנערך במונטריאול (קנדה), בו נסרק מוחן של נזירות כרמליטיות בזמן חוויה מיסטית, במהלכה חשו שהן מתאחדות עם אלוהים. חמש עשרה נזירות בגילאים 23 עד 64 (גיל ממוצע 49) השתתפו במחקר בו התבקשו לדמיין בעיניים עצומות את החוויה הדתית החזקה ביותר שחשו במנזר, קרי, איחוד עם הבורא. בניסוי הביקורת דימיינו הנזירות איחוד מרגש שחוו עם בן תמותה, ובמצב המנוחה שכבו בסורק בעיניים עצומות. החוויה המיסטית הדתית, כפי שאפשר לנחש, גרמה לעליה בפעילות העצבית ברשת נרחבת של אזורים במוח, שכללה את הקורטקס הויזואלי (מראות), אינסולה (רגשות), וקליפת המוח האורביטופרונטלית (תגמול ועונג). חוויה דתית מיסטית, אם כך, אינה שונה מהותית מחוויה רגשית מענגת אחרת.