對人體來說，體內95%的能量來自于不同的氧化反應，氧是一切生命活動的基礎。組織中的氧運輸其主要載體是血紅蛋白，它由氧合血紅蛋白（HbO2）和脫氧血紅蛋白（Hb）組成。隨著人體組織的有氧代謝，氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的含量會不斷發生變化，因而組織中的血氧含量的變化能夠反映出人體生理狀態、細胞的活動變化以及各組織結構的功能情況。
近紅外腦功能成像系統是一款利用近紅外腦成像技術（fNIRS）監測大腦皮層血紅蛋白濃度變化，反映腦功能的產品，具有無痛、無創傷、實時、連續的特點。它可以實現不同腦區多通道同時檢測，達到研究高級腦功能的目的。
其生理機制來源于神經一血管耦聯機制，即腦功能活動的變化會引起局部腦血流的變化。大腦皮層在被激活時會引起局部氧代謝率和局部腦血流的動力學改變。具體來說，人在靜息狀態時，局部腦組織氧代謝和局部腦血流供養水平相當；而當人大腦在激活狀態時，局部腦血流增加率遠超過局部氧代謝率，故表現為大腦被激活區域中oxy-Hb含量相對增加，deoxy-Hb含量相對減少。