Die Grundlage der funktionellen MRT (fMRT) ist die lokale Änderung der Hirndurchblutung bei Aktivierung von Nervenzellen, wobei vermehrt Sauerstoffbedarf benötigt wird. Dies führt zu Änderungen der Wirkung auf das Magnetfeld. Dieser Effekt kann gemessen werden, wenn Die PatientIn spezifische Aufgaben im MRT-Gerät ausführt, wie z.B. motorische (Zehen bewegen, Lippenbewegen, Finger bewegen) oder sprachliche. Diese Phasen der Aktivierung müssen mit Ruhephasen abgewechselt werden. Der wechselnde Sauerstoffgehalt zwischen Ruhe und Aktivierungsphasen kann bildlich dargestellt und damit Hirnareale für Bewegung oder Sprache identifiziert werden. Diese Informationen sind z.B. für die Tumor- oder Epilepsiechirurgie wichtig, um funktionell wichtige Areale bei einer Operation nicht zu schädigen.

Die Diffusion tensor imaging (DTI) Methode bildet Nervenfaserbündel ab, die die Hirnrinde mit dem Rückenmark  und  die Hirnrindenareale miteinander verbinden. Dies kann auch  dreidimensional z.B. in Bezug zu Hirntumoren dargestellt werden.