Een PET-scan, ofwel positronemissietomografie, produceert beelden van de hersenactiviteit door de verspreiding van een radioactieve tracer, meestal een vorm van glucose, te detecteren. Gebieden die meer glucose verbruiken, lijken actiever.

De deelnemer krijgt een kleine injectie met de tracer en voert vervolgens een taak uit of rust uit, terwijl detectoren rond het hoofd de uitgezonden positronen registreren. Een computer zet de gegevens om in beelden die de relatieve metabolische activiteit weergeven. PET is gebruikt om de neurale correlaten van taal, geheugen, emotie en diverse psychiatrische en neurologische aandoeningen te bestuderen. Het kan ook de verspreiding van specifieke neurotransmitterreceptoren in kaart brengen wanneer geschikte gelabelde stoffen worden gebruikt.

De ruimtelijke resolutie is lager dan die van MRI, en het gebruik van radioactief materiaal beperkt de scanfrequentie. Voor veel onderzoeksdoeleinden heeft functionele MRI PET grotendeels vervangen, omdat er geen injectie nodig is en de scans vaker herhaald kunnen worden. PET blijft waardevol voor bepaalde klinische vragen en voor het bestuderen van moleculaire doelwitten die met MRI niet kunnen worden onderzocht.

Als de vraag is welke hersengebieden metabolisch actief zijn tijdens een bepaalde toestand of taak, dan geeft PET een direct antwoord.