Zuerst gelangt das infrarote Licht der Laserdioden durch optische Fasern zum Kopf des Patienten. Dort penetriert das Licht den Schädel und misst die Sauerstoffkonzentration und das Blutvolumen im Gehirn. Das hierbei gestreute Licht wird anschließend durch optische Fasern gesammelt, zu Detektoren gesandt und per Computer ausgewertet. Dem Verhältnis zwischen gestreutem und absorbierten Licht können die Forscher dann die Gehirnaktivität bestimmter Areale entnehmen.
Anwendung kann die neue Technik in diagnostischen, voraussagenden und klinischen Bereichen finden. So könnte sie nach Meinung der Forscher etwa dazu eingesetzt werden, Tumore bei Kindern frühzeitig zu entdecken oder bei Apnoe-Patienten – einer Schlafstörung – den Blutfluss zu kontrollieren. Auch lässt sich mit dieser Methode die Erholung von Schlaganfallpatienten täglich, wenn nicht sogar stündlich, beobachten – etwas, das mit Magnetresonanz unmöglich wäre.