人腦有140億個神經元,這些神經元之間通過約100萬億個連接點(突觸間隙)高度復雜而有序的聯系在一起。神經元之間通訊主要通過突觸間神經遞質分子傳導，使腦活躍起來,錯綜復雜的信號引起一連串的思維、行為和記憶。時空分辨監測單細胞、單囊泡及腦活體釋放神經遞質分子是探索腦化學的基礎，最終探索更復雜的學習與記憶過程。腦神經信號的傳遞以及代謝過程都離不開化學物質的參與，因此，針對腦內神經遞質、調質、能量代謝物質、自由基、離子等諸多神經化學物質開展腦神經分析化學研究，對于探索和認識神經生理、病理的分子機制，都具有極其重要的意義。​單囊泡、單細胞及腦片層次上進行化學物質檢測脫離了活體生存的真實環境，較難保持細胞之間固有的聯系和相互作用。相比較而言，活體層次對腦化學物質進行分析，能夠更加真實、直接地反映神經系統在各種生理、病理過程中對外界刺激的響應，因而能夠為腦神經生理、病理過程物質基礎的探索提供最為直接的信息。
 
而腦活體監測化學信號分子瞬時動態變化與行為的相關性主要有微電極伏安法、微透析取樣法、正電子發射斷層掃描成像法。以多巴胺與行為相關性為例，如吸毒、吸煙、酗酒、觸摸、性沖動及性行為等過程中，實時監測腦中多巴胺變化。
  電化學分析方法通常具有靈敏度高、選擇性好、時空分辨率高等優點，且檢測電極易于微型化，非常適用于活體原位分析測定。活體原位電化學分析方法可應用于腦內不同化學物質基礎水平及其在一系列生理、病理過程中濃度變化的監測。活體原位電化學分析可追溯到20世紀50年代，Clark 等人利用玻璃封裝的鉑絲作為研究電極，首次通過電化學伏安法實現了腦內氧氣濃度變化的實時監測。更為人們熟知的是，1973年 Adams 等人首次將微型化碳糊電極植入大鼠腦中進行活體電化學研究，得到了腦神經物質的在電極上的電化學反應信號，進一步驗證了電化學方法在腦內實現生理活性物質檢測的可行性，引起了神經生理學家的高度關注，標志著活體原位腦神經電化學分析的誕生。
  近年來，隨著分析科學、化學、電子科學、神經科學等多學科的快速發展和交叉融合，腦神經活體原位電化學分析也不斷發展完善，為相關生理、病理過程研究提供了重要的實驗方法，進一步推動了分析化學與腦神經科學的實質性交叉與融合。