Bağırsak mikrobiyotası ve nöronlar arasındaki ilişki, çeşitli yollarla gerçekleşir ve bağırsak-beyin ekseni olarak adlandırılır. Ana ilişkiler şunlardır: 1. Nörogenez: Bağırsak mikrobiyotası, nöral kök/progenitör hücrelerin farklılaşması yoluyla yeni nöronların gelişimini destekler. 2. Serotonin Üretimi: Bağırsak mikropları, serotonin gibi nörotransmitterleri sentezleyip bağırsak lümenine salarak yetişkin nörogenezini teşvik eder. 3. Kan Beyin Bariyeri: Dengeli bağırsak mikrobiyotası, kan beyin bariyerinin oluşumunu ve korunmasını düzenler. 4. Bağışıklık Sistemi: Mikrobiyota, bağışıklık sistemini uyararak nöral yolakları ve merkezi sinir sistemini etkiler. 5. Enterik Sinir Sistemi: Bağırsak mikrobiyotası, enterik sinir sistemi ile etkileşime girerek sindirim sistemi ve genel vücut fonksiyonlarını düzenler.