fNIRS腦功能成像儀通過將近紅外光傳輸到頭皮，然后在幾厘米遠的地方檢測散射回頭皮的光，可以測量大腦中氧合和脫氧血紅蛋白濃度的變化。由于腦活動和局部血流之間存在密切，血紅蛋白濃度的這些變化提供了腦功能的可靠度量。
人體組織中的血氧含量會隨人體代謝活動而變化，血氧含量的變化會引起組織光學特性的變化，而腦組織中的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對600-900nm波長的近紅外光吸收率存在差異特性，因此可以使用近紅外光照射人體組織并檢測出射光強，在入射光強已知和出射光強可測的情況下，根據Beer-Lambert 定律，可以實時、直接檢測大腦皮層的血液動力學活動。通過觀測這種血液動力學變化，即通過神經血管耦合規律可以反推大腦的神經活動情況。這就是fNIRS技術的原理。
fNIRS腦功能成像儀優勢特征
1、時空分辨率高
fNIRS測量大腦皮層的血氧情況，厘米級的空間分辨率優于腦電，可以準確定位產生腦部活動的腦區。時間分辨率一般可達到10-100HZ，可實現實時觀察血氧變化的曲線，也方便研究者更好地跟蹤分析數據。
2、運動偽跡不敏感
fNIRS設備對頭部運動不敏感，有多種成熟技術可以識別和有效地糾正運動偽影。適合于在運動任務期間持續高質量采集腦功能信號。
3、電磁兼容性好
由于光學組件與電磁場幾乎不存在相互干擾，因此fNIRS具有很好的電磁兼容性，適用于多模態成像。可以與腦電、經顱磁刺激、經顱電刺激等手段配合使用。
4、fNIRS應用范圍廣泛
設備使用方便、易于移動、靈活性強。準備工作簡單，采集裝置易于佩戴，頭型與頭發濃密均不會造成明顯影響。采集過程中不會嚴格限制被試的動作，所以適用范圍廣，從嬰幼兒到老年人都可適用。
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