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  根據成像的模式,神經成像可以分為

  1918年美國神經外科醫生Walter Dandy發明了腦室像技術。Dandy的技術是基於X光成像對側腦室的空氣注射。1927年,葡萄牙神經科學家Egas Moniz發明了腦血管成像技術。該技術能夠準確呈現顱內正常和異常的血管。1970年,A. M. Cormack和G. N. Hounsfield發明了計算機斷面成像技術。這種技術可以獲取較高解析度的腦結構影象。他們兩人因此於1979年獲得諾貝爾醫學或生理學獎。不久之後,放射性配子(Radioligand)的發明引發了兩種新的神經成像技術,包括單光子發射計算機斷面成像(SPECT)和正電子發射成像(PET)。  核磁共振成像是一種較新的醫學成像技術。它的主要發明和開發者包括Peter Mansfield和Paul Lauterbur。他們因此於2003年獲得諾貝爾醫學或生理學獎。21世紀初年,神經成像的發展開始允許有限的神經功能成像。

  

  計算機斷面成像(CT),又稱電腦斷層掃描,其基本原理是利用不同方向上的X射線。計算機用來對這些來自不同方向的資料進行整合,來重建斷面內的影象。這類影象內的數值反應的是物質對X射線的通透率。CT技術主要用來對腦進行快速成像,來觀察外傷引起的組織水腫和腦室擴張。

  擴散光學成像(Diffusion Optical Imaging, DOI)是一種利用近紅外光的神經成像方法。這種方法主要基於血紅蛋白對近紅外光的吸收。該方法可通過測量吸收光譜來計算血液中的氧含量。該技術可以用來測量腦組織對外部刺激或在執行某種功能時的代謝變化,稱為事件相關光學訊號(Event-related Optical Signal,EROS)。EROS的長處在於它較高的空間(毫米量級)和時間(毫秒量級)解析度,缺點在於它無法觀測深部腦組織的活動。

  核磁共振成像的基本原理是對原子核自旋的射頻激發以及對隨後弛豫過程中的射頻訊號的採集和處理。MRI裝置有一個大磁體產生的較大靜磁場,使得樣本原子核(主要是氫原子核)磁矩排列一致。裝置的射頻線圈在Larmor頻率激發這些原子核,使它們偏離這個方向,並隨後發生弛豫現象。接受線圈可以拾取弛豫過程中產生的電磁訊號。裝置的梯度磁場用來產生隨空間變化的磁場強度,從而實現空間編碼。通過二維傅立葉變換等方法,計算機可重建樣本的影象。MRI影象中的數值的含義(即對比度)由於MRI激發和採集模式的不同而不同。常用的對比度有T1對比度,T2對比度,T2*對比度等。不同對比度的影象有不同的生理學或解剖學含義。  MRI可以產生腦的高清晰度結構或功能影象。MRI結構影象可用於神經科對於腦腫瘤,腦血管疾病(例如中風)等的診斷。功能核磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)的基本原理是氧化血紅蛋白和去氧血紅蛋白在磁性質上的差別以及伴隨腦神經活動的腦血流變化。fMRI可以用來展現各種感覺,運動,和認知活動過程中的啟用腦區。目前fMRI的空間解析度多在2-3毫米左右。

  腦磁圖(Magnetoencephalography,MEG)的基本原理是腦的神經活動時產生的電訊號所產生的磁訊號。超導量子干涉裝置(SQUID)可以用來測量這種微弱的磁訊號。與fMRI不同,MEG直接測量神經活動。fMRI測量的是伴隨神經活動的代謝變化。而且磁訊號基本不受周邊組織的影響。

  正電子發射成像(Position Emission Tomography, PET)使用人工引入的放射性代謝物質。這種放射性代謝物質被注射入血管。PET裝置檢測改物質在腦內衰變時產生的正電子,來產生腦功能影象。常用的放射性標註物質包括含氧-15的水和含氟-18的氯代脫氧葡萄糖。

  單光子發射計算機斷面成像(Single photon emission computer tomography, SPECT)的基本原理與PET相似,但是改技術檢測的是放射性物質衰變時產生的伽瑪射線。與MRI相比,PET和SPECT的共同缺點是較低的空間解析度,以及對放射性物質的使用。他們的主要優點在於使用不同放射性標註物質的靈活性。
神經成像(英語:Neuroimaging)泛指能夠直接或間接對神經系統(主要是腦)的功能、結構和藥理學特性進行成像的技術。神經成像是醫學、神經科學和心理學較新的一個領域。