Nei pazienti con neuroborreliosi spesso si verifica una ipoperfusione cerebrale della corteccia frontale, dei gangli della base e di altre strutture della corteccia cerebrale. In circa il 70% dei pazienti cronici con malattia di Lyme cronica che presentano sintomi cogntivi, le scansioni SPECT cerebrali tipicamente mostrano un pattern di ipoperfusione globale, con una distribuzione eterogenea attraverso la sostanza bianca. Questo pattern non è definito o specifico della neuroborreliosi di per sé stessa, dal momento che avviene in altre sindromi del sistema nervoso centrale (SNC) come nella encefalopatia da HIV, nelle encefalopatie virali, nell'abuso cronico di cocaina, e nelle vasculiti. Il "pattern" che si riscontra nei pazienti con Lyme è diverso da quello che si può osservare nei controlli normali oppure nei pazienti con depressione psichica o demenza di Alzheimer.