相比其他腦功能成像技術，近紅外腦成像儀具有良好的空間分辨率、較高的采樣率、更多的測量指標、良好的舒適性和較低的成本等優點，在認知神經科學和臨床研究中有著較為廣泛的應用；同時由于其抗運動干擾性強、便攜可穿戴等特點，系統在運動科學、腦機接口等領域的價值也逐漸被研究者所認識。具體應用案例包括駕駛員的認知負荷研究、多模態腦機接口研究、操作人的情緒狀態研究等。
近紅外腦成像儀在醫療領域的作用
4.精神類和腦功能疾病
fNIRS在抑郁癥、精神分裂癥、多動癥、阿爾茲海默癥等研究與診斷中發揮越來越多的作用。
5.腦調控監護和評估
得益于fNIRS對電磁干擾不敏感，fNIRS成為重復經顱磁刺激（rTMS）與經顱直流電刺激（tDCS）等神經調控技術的監控與評估手段。
6.嬰幼兒
由于嬰幼兒的特殊性-難以保持靜止同時無法表達，fMRI和EEG等腦成像手段難以在自然狀態下開展工作。fNIRS設備佩戴體驗更佳，不需要被試者太多的配合，對運動也有較強的抗干擾性。為嬰幼兒的監護與診斷提供了新的選擇。
7.腦功能康復
康復與效果評估通常與大幅度肢體運動、電磁刺激等聯合開展，得益于fNIRS*優勢，在中風、腦癱、運動障礙、兒童多動癥、抑郁癥等疾病的康復評估與神經反饋康復治療中發揮越來越大的作用。
近紅外腦成像儀在科研領域的作用
1.心理學、認知神經科學
fNIRS為知覺、認知、情緒、人格、行為、人際關系、社會關系等提供了全新的研究手段。更低的成本和超高的生態效度，可以更好的滿足科研工作者的使用需求。可實現多臺設備、多個個體的集群成像，使得fNIRS在群體行為神經機制研究中扮演重要的工具角色。
2.運動人體科學
面對運動和自然情境下的腦研究和腦監護，fNIRS由于其原理上的天然優勢，比腦電和功能核磁共振更容易開展。
3.更多拓展中的學科領域
作為較新出現的腦功能成像模態，fNIRS的應用領域也在不斷拓展。如腦機接口、神經營銷、（模擬/真實）駕駛狀態腦監測、神經反饋等領域近幾年不斷有成果產出。
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