Neurologia Badania SPECT znalazły szerokie zastosowanie w neurologii. Stosuje się je do badania przepływu mózgowego krwi, guzów mózgu i rozmieszczenia receptorów (opiatowych, benzodiazepinowych, muskarynowych i dopaminowych). Wykorzystuje się do tego dwa radiofarmaceutyki 99mTc-HMPAO i 99mTc-ECD. Pierwszy stosowany jest do badania zmian zachodzących w dużych i średnich naczyniach mózgowych, a drugi do badania przepływu miąższowego.
Jeżeli znacznik w jakimś miejscu nie gromadzi się lub gromadzi w widocznie mniejszym stopniu, oznacza to niedokrwienie ośrodkowego układu nerwowego. Istnieją dwie metody analizy danych uzyskanych w wyniku tego badania. Analiza jakościowa, która polega na ocenie rozmieszczeniu radiofarmaceutyka w tkance mózgu oraz analiza półilościowa, która polega na ocenie międzypółkulowej lub wewnątrzpółkulowej asymetrii perfuzji.
SPECT umożliwia dostrzeżenie ognisk niedokrwiennych zaraz po zablokowaniu naczynia, w niepełnej martwicy neuronalnej oraz niedokrwienia względnego, co byłoby niemożliwe przy wykorzystaniu innych metod obrazowania medycyny nuklearnej.