CT und Kernspin haben die Diagnostik bei Erkrankungen des Gehirns und des Rückenmarks revolutioniert. In der Neurologie verdrängt derzeit der Kernspin das CT immer mehr, da er weiche Gewebe wie Gehirn und Rückenmark besser darstellt. Durch Kontrastmittelgabe und anschließende Datenverarbeitung im Computer sind so gute Gefäßdarstellungen und dreidimensionale Bilder möglich (3-D-CT, 3-D-Kernspin), dass dem Patienten belastende und mit Risiken behaftete Untersuchungen oft erspart werden können.
Eine neue Entwicklung ist der funktionelle Kernspin (fMRT): Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Kernspin in Ruhe angefertigt und danach ein zweites, während der Patient eine bestimmte Tätigkeit ausführt (z. B. spricht). Die Gehirnanteile, die an dieser Tätigkeit beteiligt sind, verbrauchen mehr Sauerstoff, wodurch sich die beiden Bilder geringfügig unterscheiden. Durch Verrechnung beider Bilder im Computer werden die an dieser Tätigkeit beteiligten Gehirngebiete sichtbar. Der funktionelle Kernspin ist extrem aufwendig und daher speziellen Fragestellungen vorbehalten, etwa ob die Operation eines Tumors im Großhirn voraussichtlich zu schweren Sprachstörungen führen würde und daher eine Strahlenbehandlung besser sei.
SPECT (Single-Photon-Emissions-Computertomografie) und PET (Positronenemissionstomografie) sind nuklearmedizinische Verfahren, bei denen dem Patienten radioaktiv markierte Substanzen gespritzt werden, die sich im Gehirn anreichern. Detektoren und der entsprechende Computer sammeln die Daten und verarbeiten sie wie bei der Computertomografie zu Schnittbildern. SPECT und PET erlauben insbesondere Einblicke in funktionelle Abläufe, z. B. Stoffwechselvorgänge. Während die SPECT bei Epilepsien, Parkinson-Krankheit, Demenz und Tumoren zunehmend eingesetzt wird, ist die PET derzeit noch sehr aufwendig.