人体肠道中存在着惊人数量的微生物物种，估计存在着超过10的14次方的肠道菌群，相当于人体全身细胞的10倍之多。微生物群在成长过程中不断受到多种因素的影响，包括但不限于遗传，年龄，性别，饮食和生活方式等等。每个人肠道中的微生物都各有特点，不过在健康的个体中细菌种类的相对丰度和分布部位十分相似，都在维持人的总体健康状况中提供作用。
早在20 世纪的时候人们还很难想象肠道菌群与大脑之间的联系，然而随着对肠道菌群调控功能了解的不断深入，科学家们认为，肠道菌群不仅调节肠道，还能影响人类脑的活动甚至行为。
肠道菌群和中枢神经系统可进行双向通信，称为肠脑轴。在正常的范围中，肠道菌群与人类宿主相互作用，宿主的肠道提供了细菌生长的环境，并且细菌为宿主体内稳态提供帮助。因此，缺乏健康肠道菌群的很可能导致这些关系的恶化，并最终导致疾病。
肠道和脑之间的信号可以沿迷走神经传递，迷走神经是连接二者的高速路。在2011年的一项研究发现，益生菌的作用在健康小鼠身上体现在中枢神经系统的γ-氨基丁酸受体表达降低和抑郁行为的改善，而这些效应没有在切断迷走神经的小鼠身上观察到。在最近的一些实验中，研究人员通过移植肠道菌群，能使一些焦虑不安的小鼠变得大胆，让羞怯的小鼠变得喜欢与其它鼠交往，移植了抑郁症患者体内细菌的小鼠也会表现出抑郁的症状。还有一些对人类的小型研究表明，饮用含有益生菌乳的饮料的3个星期后，原本情绪不佳的志愿者们的情绪明显改善。而另外一项实验表明，在饮用了含有瑞士乳杆菌和长双歧杆菌益生菌混合物30天后，出现了对于焦虑和抑郁症状的良好改善，并发现宿主体内的应激激素水平也有所降低。
综上所述，肠道微生物似乎能够影响比我们所想的还要多的人体系统和健康水平。肠道微生物可能通过肠-脑轴影响宿主的脑行为，甚至心理状态，借助于神经递质、代谢产物、免疫信号、甚至基因表达等通过神经途径、内分泌途径、免疫途径等来与宿主的中枢神经系统进行交流。而我们的行为也能影响肠道中的微生物，比如通过食物来改变它们，饮用带有益生菌的酸奶等方式都可以促进我们自身的肠道中健康的微生物组的培养，从而增进自身健康。