Nörogörüntüleme tekniklerinde elde edilen ilerlemeler sayesinde bugün, normal bilişsel işlemler sırasında veya psikiyatrik bozukluk durumlarında beyinde oluşan spesifik kimyasal ve elektriksel olayların analizi yapılabilmektedir. Moleküler ve fizyolojik işlevlerin değerlendirilmesinde beyinde meydana gelen değişikliklerin araştırılmasında heyecan verici yeni ufuklar ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma alanı emisyon tomografi ile fonksiyonel nörogörüntüleme olarak adlandırılmaktadır. Emisyon tomografi görüntüleme yöntemleri olan PET ve SPECT ile insan bedeninin ya da özel bir organın içerisindeki radyofarmasötik dağılımı 3-boyutlu olarak görüntülenir. SPECT ve PET görüntüleme yöntemleri ile elde edilen görüntüler, konvansiyonel nükleer tıp görüntülerinde olduğu gibi, anatomik yapıyı göstermekten çok fizyolojik bilgileri içermektedir. Değişik radyofarmasötikler kullanılarak bu yöntemlerle yaşayan beyinde başka hiçbir yöntemle elde edilemeyen kan/beyin engeli, kan akımı, metabolizma (oksijen, glukoz, amino asitler) ve nöroileti (dopamin, benzodiazepin, serotonin reseptörleri) gibi özel fonksiyonlara ilişkin veriler yüksek duyarlılıkla toplanabilir. SPECT ve PET yönteminin uzaysal görüntü rezolüsyonu (çözünürlük) radyolojik tomografi yöntemlerine göre daha kötüdür. Bu nedenle anatomik yapıyı göstermede ve yapısal değişiklikleri ortaya koymada BT ve MRG yöntemlerinin yerini alamazlar, sadece fonksiyonel ve metabolik bilgiler sağlayarak bu yöntemleri tamamlayıcı rol oynarlar. PET ve SPECT ile değişik motor, duyusal ve bilişsel fonksiyonlara paralel biçimde değişiklikler gösteren beyin metabolik aktivitesinin haritalanmasının yanı sıra; agonist ya da antagonist etkisine maruz kalan ya da kalmayan nöroreseptörlerin değerlendirmesini yapmak da olanaklı hale gelmiştir.