我们或许认为，大脑灰质与肠道内部细菌的作用相隔绝。但是，根据迪安尼·刘易斯的研究，越来越多的证据表明情况并非如此，至少在动物中是这样。
　　目前，肠道微生物区系与心理障碍（例如抑郁症和焦虑症）之间的联系，很大程度上只在啮齿动物中被发现。
　　肠道内部的微生物或许很小，它们的影响却可以远达大脑，影响心理健康、压力水平、记忆力和认知能力。然而到目前为止，许多诠释微生物区系—肠道—大脑作用轴的最具说服力的研究结果，都只见于动物当中。
　　肠道微生物影响情绪的可能性在加拿大麦克马斯特大学进行的实验中得到了最好的诠释。缺乏肠道菌群的小鼠通过粪便移植有效地获得了“性格重塑”。胆怯的小鼠变得无所顾忌，曾经勇敢的小鼠则变得羞怯，获得了它们供体爱焦虑的特性。
　　人类—啮齿动物粪便移植同样起作用。爱尔兰科克大学的研究者用来自人类抑郁症患者的粪便喂养大鼠，大鼠就变得抑郁和焦虑了。
　　有几项研究将人类肠道微生物生态系统的改变和心理健康联系起来。例如，肠道炎症病人的焦虑水平与他们肠道微生物群落的破坏程度相关。肠道微生物变化，以及便秘、腹泻和炎症等肠胃症状，在孤独症患者中同样常见。
　　科学家仍然在寻找这种长距离作用的可能机制，而且已经发现了数个在肠道和大脑间可能的沟通渠道。
　　第一种是通过神经递质，也就是在神经细胞间传导信息的化学物质。许多此类化学信使都是由大脑及其他神经组织合成的。但是其中一些，包括血清素（以及它的前体色氨酸）、去甲肾上腺素和多巴胺同样能通过肠道微生物合成。
　　当科克大学的研究团队给小鼠食用一种叫作鼠李糖乳杆菌的益生菌时，他们发现神经递质氨基丁酸（GABA）的受体水平在小鼠大脑中不同的区域有增有减。与此同时，小鼠的抑郁症状、焦虑症状都有所减轻，并且更加不易受压力影响。
　　但是，对人类肠道生态系统进行修补是否能同样导致大脑中神经递质的变化，以及这些化学变化是否会进一步影响人类行为，很大程度上仍然是一个谜。
　　另外一个肠道和大脑之间的沟通途径是迷走神经。迷走神经将大脑（脑干）和肠道连接，同样还连接着心肺，控制着许多潜意识的生理活动，例如调控心率、肠道蠕动，以及出汗。它同时将压力响应信号传递至大脑。


　　研究发现，当小鼠的迷走神经被切断时，肠道和大脑之间一条重要的通信通道就被关闭了。在用益生菌鼠李糖乳杆菌喂养小鼠的实验中，肠道细菌产生的降低焦虑、抑郁和压力水平的有益作用，在切断迷走神经时消失了。但是，迷走神经是如何在肠道和大脑之间传递信息的，至今仍然未知。
　　肠漏现象在微生物区系—肠道—大脑作用轴当中也出现了。当分泌短链脂肪酸的有益微生物减少时，通常非常牢固地黏合在一起并由一层厚厚的黏液保护的肠道内膜变得能让一般情况下无法通过肠道屏障的细菌和其他消化副产物透过。这种渗漏会上调包括大脑在内全身各处的炎症信号，可能是造成抑郁症患者体内慢性低水平炎症的原因之一。
　　血脑屏障渗漏或许也同样存在。血脑屏障是保护大脑免受血液中有害物质影响的高度选择性膜，帮助维护肠道屏障的短链脂肪酸在血脑屏障中扮演着同样的角色。
　　清除了体内细菌的小鼠与正常小鼠相比，血脑屏障的通透性更强。但是瑞典卡罗林斯卡医学院的研究团队发现，当用来自普通小鼠的粪便，或者特定几种已知能够分泌短链脂肪酸的细菌，来喂养缺乏共生细菌的小鼠时，它们的血脑屏障渗漏现象减弱了。
　　快餐饮食被证明和肠道渗漏以及抑郁症状相关。富含水果、蔬菜和鱼类的饮食倾向于减轻抑郁症状。
　　这些饮食研究引发了有关小鼠甚至人类的行为是否在大脑控制之外同样受到肠道影响的问题。它们同样引发了修正肠道生态系统紊乱是否可以改善抑郁症状的问题。
　　在小鼠中，实验证据既前景喜人又喜忧参半。脆弱拟杆菌，一种已知的可以保护肠道免受炎症侵袭的微生物，能够修复肠道渗漏，恢复正常微生物区系，减少实验小鼠的类自闭症行为。
　　但是另一项使用不同小鼠自闭症模型的研究显示，在回补另一类益生菌之后，小鼠的行为缺陷只有一部分得到了修复。
　　有证据显示，益生菌有希望减轻抑郁症状。脆弱拟杆菌和鼠李糖乳杆菌减轻了啮齿动物身上的抑郁症状，一个法国研究团队的研究显示，瑞士乳杆菌/ 长双歧杆菌的鸡尾酒疗法，在参与实验的非抑郁人类志愿者身上产生了同样的效果。
　　或许有一天，被称为“心理抗生素”的用来治疗心理障碍的益生菌增补剂会实现商品化，这是一种想起来挺迷人的前景。但是为了实现这一天，还有很多工作要做，尤其是针对心理健康障碍人群的相关工作。