Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET scan), ή αλλιώς τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων, παράγει εικόνες της εγκεφαλικής δραστηριότητας ανιχνεύοντας την κατανομή ενός ραδιενεργού ιχνηθέτη, συνήθως μιας μορφής γλυκόζης. Οι περιοχές που καταναλώνουν περισσότερη γλυκόζη εμφανίζονται πιο ενεργές.

Ο συμμετέχων λαμβάνει μια μικρή ένεση του ιχνηθέτη και στη συνέχεια εκτελεί μια εργασία ή ξεκουράζεται ενώ οι ανιχνευτές που περιβάλλουν το κεφάλι καταγράφουν τα εκπεμπόμενα ποζιτρόνια. Ένας υπολογιστής ανακατασκευάζει τα δεδομένα σε εικόνες που δείχνουν τη σχετική μεταβολική δραστηριότητα. Η PET έχει χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη των νευρωνικών συσχετίσεων της γλώσσας, της μνήμης, του συναισθήματος και διαφόρων ψυχιατρικών και νευρολογικών διαταραχών. Μπορεί επίσης να παρακολουθεί την κατανομή συγκεκριμένων υποδοχέων νευροδιαβιβαστών όταν χρησιμοποιούνται κατάλληλες επισημασμένες ενώσεις.

Η χωρική ανάλυση είναι χαμηλότερη από αυτή της μαγνητικής τομογραφίας (MRI) και η χρήση ραδιενεργού υλικού περιορίζει τη συχνότητα της σάρωσης. Για πολλούς ερευνητικούς σκοπούς, η λειτουργική μαγνητική τομογραφία (MRI) έχει αντικαταστήσει σε μεγάλο βαθμό την PET, επειδή δεν απαιτεί ένεση και μπορεί να επαναληφθεί πιο ελεύθερα. Η PET παραμένει πολύτιμη για ορισμένα κλινικά ερωτήματα και για τη μελέτη μοριακών στόχων που η μαγνητική τομογραφία δεν μπορεί να αντιμετωπίσει.

Όταν το ερώτημα είναι ποιες περιοχές του εγκεφάλου είναι μεταβολικά ενεργές κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης κατάστασης ή εργασίας, η PET παρέχει μια άμεση απάντηση.