Bağırsak mikrobiyotası ve nöronlar arasındaki ilişki, "bağırsak-beyin aksı" üzerinden gerçekleşir. Bağırsak mikrobiyotası ile nöronlar arasındaki bazı iletişim yolları: Vagus siniri: Bağırsaktan beyne ve beyinden bağırsağa sinyaller gönderir. Nörotransmitterler: Bağırsak mikrobiyotası, serotonin, dopamin ve GABA gibi nörotransmitterlerin üretiminde rol oynar. Kısa zincirli yağ asitleri (KZYA): Bağırsak mikrobiyotası tarafından üretilen KZYA'lar, bağırsak hücrelerini besler, inflamasyonu azaltır ve beyin bariyerini güçlendirir. Bağışıklık sistemi: Bağırsak mikrobiyotasındaki dengesizlikler, inflamasyona yol açabilir ve bağışıklık sistemini aktive edebilir. Endokrin sistem: Bağırsak mikrobiyotası, hormonların üretimini ve metabolizmasını etkileyebilir.