L’attività cerebrale misurata tramite la fNIRS sulla base del principio dell’accoppiamento neuro-vascolare risulta quindi essere la composizione di segnali relativi a risposte emodinamiche evocate a seguito di attività neurali localizzate. Tuttavia, dato il posizionamento delle coppie di sorgenti e detettori sullo scalpo del soggetto, il segnale complessivo è inevitabilmente contaminato da componenti di carattere extra-cerebrale e sistemiche. Allo stesso modo, il segnale risulta inoltre sovrapposto a possibili risposte emodinamiche relative ad attività non-evocate, le quali possono essere a loro volta dovute sia ad attività neurali secondarie al compito svolto che componenti sistemiche, fra cui la pulsazione cardiaca, la frequenza respiratoria e le onde di Mayer. Le componenti extra-cerebrali quali lo scalpo e il cranio rappresentano una significativa componente di rumore, in quanto caratterizzano una grande porzione del cammino complessivo che i fotoni compiono rispetto alla distanza sorgente-detettore. Al fine di operare un’opportuna analisi del segnale fNIRS risulta necessario considerare l’insieme di questi effetti di interferenza fisiologica, in modo da poter escludere possibili effetti non strettamente legati al principio dell’accoppiamento neuro-vascolare ed evitare un’erronea interpretazione delle risposte emodinamiche stimate alla luce di falsi positivi e falsi negativi. La scelta stessa delle lunghezze d'onda impiegate e della distanza sorgente-detettore contribuisce a ridurre la presenza di errori dovuti a questi effetti di interferenza fisiologica. Inoltre, un’ulteriore problematica relativa a sorgenti di rumore sovrapposte al segnale utile fNIRS riguarda la presenza di artefatti da movimento, i quali derivano principalmente da un non perfetto posizionamento di sorgenti e detettori sullo scalpo, movimenti eccessivi della testa o del corpo rispetto alle condizioni sperimentali. Queste componenti di rumore si presentano generalmente sovrapposte alla stessa maniera su tutti i canali di misurazione (coppie sorgente-detettore) come improvvise e isolate variazioni del segnale misurato. Esistono in letteratura svariate strategie per la riduzione di questi artefatti basate su approcci sia a singolo canale che multi-canale.