mały|Od około roku 2005 naukowcy zaczęli rozumieć relację pomiędzy procesem trawienia a funkcjami mózgu i jego rozwojem. Relację tą nazywa się osią jelitowo-mózgową. Oś jelitowo-mózgowa – koncepcyjny system dwukierunkowej sygnalizacji biochemicznej, neurohumoralnej, zachodzącej pomiędzy przewodem pokarmowym i układem nerwowym. W sygnalizacji tej rolę odgrywają substancje biochemiczne, wytwarzane przez mikrobiotę jelitową, które mogą modyfikować funkcjonowanie ośrodkowego układu nerwowego.
Do interakcji w zakresie osi jelitowo-mózgowej zalicza się również modulację stężenia hormonów w organizmie jaka następuje na skutek obecności substancji wydzielanych przez mikrobiotę jelitową, co może mieć wpływ na odczucie lęku, bólu, zaburzeń funkcji poznawczych oraz nastroju. W badaniach oddziaływania flory bakteryjnej jelit na funkcjonowanie mózgu stosuje się porównanie wolnych od zarazków (sterylnych) zwierząt, które były poddane działaniu infekcji patogenicznymi bakteriami, bakterii probiotycznych i antybiotyków, do zwierząt hodowanych w niesterylnych warunkach.