Проблема исследований головного мозга, законов его активности, процессов формирования сознания и памяти, когнитивных функций и др. является одной из важнейших задач современной науки. В настоящее время существует множество физических методов исследования живого мозга, например, магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография и магнито-энцефалография. Каждый из этих методов позволяет получать важную информацию о функциональном состоянии мозга. Однако ни один из них не обеспечивает пространственного разрешения, необходимого для исследования фундаментальных нейробиологических процессов, обусловливающих работу мозга на уровне отдельных клеток.

Нейрофотоника — это относительно новое междисциплинарное направление на стыке передовых оптических и лазерных технологий и современной нейробиологии, в рамках которого разрабатывается обширный арсенал методик и инструментов для функциональной диагностики мозга, стимуляции отдельных нейронов и их сетей, молекулярной инженерии клеток мозга с целью диагностики и терапии нейродегенеративных и психических заболеваний, а также для проведения и мониторинга нейрохирургических операций. В группе активно развиваются несколько взаимосвязанных и взаимодополняющих разделов для био- и нейрофотоники.