超常現象として語られてきた分身の正体は、現在の医学界では「自己像幻視（オートスコピー：Autoscopy）」と呼ばれる病態・知覚異常として完全に説明がつけられています。
ドッペルゲンガー医学的解説において中心となるのが、脳内の側頭頭頂接合部（TPJ：Temporoparietal Junction）の機能異常です。この部位は、視覚、前庭感覚（身体の平衡感覚）、体性感覚（手足の位置や筋肉の感覚）の情報を一元的に統合し、「自分の肉体がどこにあり、どのような姿勢をとっているか」という自己身体像（ボディ・スキーマ）をリアルタイムで構築する役割を担っています。
この側頭頭頂接合部に何らかの障害や血流不全が起きると、視覚情報と自己位置感覚の同期がズレてしまいます。その結果、脳科学幻覚症状として「自分の身体感覚はここにあるのに、視覚的には目の前に自分が立っているように見える」というエラー出力が発生するのです。
自己像幻視を引き起こす代表的な身体的原因には以下のようなものがあります。
- 脳血管障害や脳腫瘍：頭頂葉や側頭葉周辺の圧迫や虚血
- 側頭葉てんかん：異常な電気信号が引き起こす知覚変容
- 重度の片頭痛（偏頭痛）：閃輝暗点などと同様の視覚野の異常興奮
- 睡眠障害・ナルコレプシー：入眠時幻覚や金縛り（睡眠麻痺）との複合
