大量证据表明宿主和微生物之间存在复杂的相互作用。肠道微生物可以通过三种特别重要的方式与大脑相互作用：1）直接通过迷走神经以及环绕肠道并将信号传递给大脑的神经网络；2）通过存在于肠道并向大脑移动的免疫细胞；3）通过肠道微生物产生的代谢物，首先进入血液，然后进入大脑，最终影响行为。当肠道细菌的某些代谢物被注射到功能健康的小鼠中时，可导致焦虑和自闭症相关的异常行为。这进一步支持了微生物代谢分子连接神经内分泌代谢应激反应系统中的大脑、肠道和神经情绪回路的可能性。