将核医学基本理论和技术用于人体神经系统而形成的分支学科。主要应用于中枢神经的脑部，某些情况下用于脑池、脑室和脊髓，很少用于周围神经；以核素显像为主要内容，也包括一些神经激素或生物活性物质的体外放射分析，和某些颅内或颅底肿瘤的核素组织间质照射治疗。以脑葡萄糖代谢显像、脑血流灌注显像、神经递质和受体显像、脑池显像为主的核医学影像方法，从组织、细胞甚至分子水平反映脑肿瘤、脑血管病、癫痫、痴呆、帕金森病、脑损伤、脑脊液循环障碍等脑疾病的病理生理和生物化学过程，并在脑科学研究方面占有重要地位。神经精神活动伴随着能量代谢，所以可以用FDG-PET影像研究人脑的生理功能及病理状态，脑葡萄糖代谢显像的应用使得人类历史上第一次无创伤性在活体观察到在视、听、思考、记忆等行为和心理活动状态下中枢神经系统相应特定功能区的局部脑葡萄糖代谢率(LCMRGlu)变化，也观察到精神分裂症、双相抑郁症、单相抑郁症、痴呆、Huntington舞蹈病和帕金森病等神经精神疾病的LCMRGlu变化特点，脑葡萄糖代谢显像在神经系统的应用价值逐步得到临床和科研工作者的承认。