Positroniemissiotomografia (PET) kuvastaa käytetyn merkkiaineen mukaan aivojen verenkiertoa, aineenvaihduntaa, välittäjäainejärjestelmien toimintaa tai tiettyjen proteiinien kertymää. Neurologisten sairauksien diagnostiikassa PET-kuvantamista hyödynnetään eniten muisti- ja liikehäiriösairauksien erotusdiagnostiikassa sekä epilepsiapesäkkeen paikantamisessa selvitettäessä epilepsian leikkaushoidon mahdollisuuksia. PET-kuvantamista käytetään laajasti myös psykiatristen sairauksien tutkimustyössä, mutta sen rooli kliinisessä työssä on toistaiseksi vähäinen.