يدرس علم النفس العصبي العلاقة بين الدماغ والسلوك. يمكن لعلم نفس الذكاء الاصطناعي أن يساعد في تطوير تقنيات التصوير العصبي أو أدوات التحليل السلوكي المدعومة بالذكاء الذكاء الاصطناعي لدراسة تأثير الأنماط العصبية على السلوك المعرفي والعاطفي، بما في ذلك التطبيقات لقياس التأثيرات العصبية للاضطرابات النفسية وتحليل الاستجابات العصبية للأدوية أو التقنيات العلاجية.