THK5351 ใช้ในการศึกษาและวินิจฉัยโรคทางระบบประสาท โดยเฉพาะโรคอัลไซเมอร์ เนื่องจากมีความสามารถในการจับกับโปรตีน tau ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้สำคัญของโรคนี้ การใช้ THK5351 ในเทคนิคการถ่ายภาพ PET ช่วยให้แพทย์สามารถมองเห็นและประเมินการสะสมของโปรตีน tau ผิดปกติในสมองได้อย่างชัดเจน นอกจากนี้ ยังมีการวิจัยเพื่อประยุกต์ใช้ THK5351 ในการติดตามการพัฒนาของโรคและประสิทธิภาพของการรักษาในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์อีกด้วย