La SPECT permette anche di studiare malattie cerebrali e, in particolare, malattie cerebrovascolari, epilessie, malattie neurodegenerative e tumori cerebrali. Il radiofarmaco, in questo caso, si distribuisce nel sistema nervoso centrale in modo proporzionale al flusso sanguigno dell'area interessata e le immagini tomografiche rappresentano la circolazione regionale.