A grande auto-hemoterapia (ou auto-hemoterapia maior) com ozônio é eficaz na redução dos sintomas de pacientes com esclerose múltipla (EM), mas seus efeitos no cérebro ainda não são claros. Neste trabalho, monitorizamos as alterações no padrão cerebrovascular de pacientes com EM e de indivíduos normais durante a auto-hemoterapia do ozônio através da espectroscopia de infravermelho-próximo (NIRS) como técnica funcional e vascular. Os sinais NIRS são analisados utilizando uma combinação de tempo, análise tempo-frequência e análise não linear de sinais de função de modo intrínseco obtidos a partir da técnica de decomposição em modo empírico. Nossos resultados mostram que há uma melhora no padrão cerebrovascular de todos os sujeitos indicados pelo aumento da entropia dos sinais NIRS. Assim, podemos concluir que a terapia com ozônio aumenta o metabolismo cerebral e ajuda a recuperação dos níveis mais baixos de atividade, que é predominante em pacientes com EM.