當食物觸碰到舌尖的那一刻，消化系統便開始運作：唾液腺分泌的唾液能潤滑食物、水解澱粉，並有特殊酵素和免疫球蛋白進行初步的抗菌功能；而胃部已經充滿了高濃度鹽酸，並分泌胃液準備水解蛋白質，並以強大的力量將食物磨碎成小顆粒；同時膽囊分泌負責消化脂肪的膽汁，胰臟則分泌多種消化酶，準備將食物送入小腸消化；消化時腸壁肌肉會進行稱為蠕動的肌肉收縮，將食物往消化道末端推進，部分腸壁則收縮將小分子營養素送至小腸黏膜吸收；剩下的東西到了大腸會被腸道強力的收縮而來回擠動以吸收水分，另一波收縮則會將這些東西擠向直腸引起便意；當腸胃中沒有食物時會進行移行性複合運動掃蕩胃部無法溶解或分解成更小的東西，這種波動極強而有力，每90分鐘從食道緩慢抵達直腸。這一串的消化活動正常完全不需要大腦或脊髓的協助，主要是由腸神經系統負責，腸道本身即可自主協調這些所有動作。
簡單來看腸道與大腦的連結，包含雙向傳送資訊的大神經管，以及腸道製造荷爾蒙與發炎訊息傳遞分子透過血液傳送給大腦，而大腦也製造荷爾蒙傳送給腸道中的各種細胞並加以調控，如：平滑肌、神經、免疫細胞等。腸道訊息抵達大腦後，會產生各種腸道感覺：如：飽足感、噁心感、不適感、幸福感，這樣的感覺會儲存在大腦的資料庫中，並回傳給腸道使腸道產生各種反應。
目前已證實許多神經發育障礙(如：腸躁症、焦慮症)、神經退化性疾病(如：帕金森氏症、阿茲海默症)和抗生素相關性腹瀉、氣喘、情緒障礙、自體免疫疾病、新陳代謝疾病等與腸道菌叢的多樣性存在高度相關，也就是說腸道菌叢的多樣性越高則代表越健康，腸道菌叢的多樣性低則成為罹患此類疾病的風險因子，而目前可以幫助這些病患重建腸道菌多樣性的方式只有糞菌移植，就是移植健康者的完整糞菌至患者的腸道。
過去以為欠缺腸道菌的動物不會妨礙營養素的消化與吸收，更不會影響存亡，但事實是，處於無菌實驗室的老鼠、大鼠、馬匹等動物，對大腦都產生了負面影響，尤其是情緒調節相關的區域。
最常用於治療憂鬱症的藥物其實是血清素再吸收抑制劑，能加強血清素傳遞系統的活動，只是過去認為大腦是血清素主要儲存的位置，然而上一篇提過95%的血清素是儲存於腸道的特化細胞，而我們的飲食、特定腸道菌種因飲食分泌的化學物質以及來自大腦傳遞情緒狀態的訊息分子都會影響這些分泌血清素的特化細胞，血清素則會活化迷走神經與腸神經系統的感覺神經末梢，觸發蠕動反射，但是高濃度的血清素(可能因食物中毒或使用化療藥物)則會引發嘔吐或(和)劇烈腹瀉，低濃度的血清素(可能飲食中缺乏製造血清素所需的色胺酸)會強化大腦的警醒系統活動，增加憂鬱症高危險群的風險。
當人面對壓力時，下視丘會分泌促腎上腺皮質激素釋放因子(Corticotropin-releasing factor, CRF)，進而分泌其他壓力荷爾蒙(如：皮質醇、腎上腺素)，將身體轉換成壓力回應模式，活化杏仁核，使人提升焦慮或恐懼感，對各種感覺更加敏銳，同時透過交感神經與副交感神經(包括迷走神經)調節(包含腸道功能)，作用於腸道時引發嚴重的腹痛，腸道則頻繁收縮加速清除腸道內的東西，造成腹瀉，而胃部蠕動則趨緩，甚至翻轉造成嘔吐，此時腸壁會更容易滲漏，結腸分泌更多的水和黏液，流經胃腸黏膜的血液量也自然增加，這也是緊張時會想上廁所的原因，心血管系統會把含氧量豐富的血液從腸道調度到肌肉，趨緩消化功能，作好奮戰或逃跑的準備
除了壓力外，我們每一種情緒運作都有特定的訊息傳遞分子，大腦會進而釋出特定物質對身體及腸道產生影響，如：腦內啡能鎮痛並提升幸福感、多巴胺能引起慾望與動機、催產素會激發信任感與吸引力。
不僅口腔有味覺受器，腸胃道也有感受苦味(目前人類腸道中發現25種)、甜味與類似鼻內嗅覺的受體，部分腸胃道的受體也會受香草和香料中的特定分子活化或回應，而腸道中的苦味接受器受刺激或飢餓時，腸道會釋出飢餓肽，傳送至大腦刺激食慾；腸道中的甜味接受器受刺激後則會促使胰臟釋放胰島素，刺激血液吸收葡萄糖，並發送訊息至大腦產生滿足感，吃飽時也會有同樣的感覺。
腸腦溝通管道除了內分泌細胞，也會藉由免疫細胞分泌的細胞激素進行溝通：腸內的免疫細胞被一層薄細胞與腸內空間分隔開，但樹突細胞能穿過那層標與腸道的菌群或有害的病原體互動，它分泌的細胞激素便能經由血液送至大腦。
我們不可能無時無刻關切腸道的感受，其實不只腸道，身體每個細胞與器官，都在每單位功能時間傳送訊息給大腦(如；肺和橫膈膜的吸吐氣、心臟的搏動、動脈壁的血壓、肌肉的張力)，這些持續針對身體狀況的報告稱為內在體感資訊(Interoceptive information)，是大腦用以保持身體系統平衡與順利運作的資訊，當大腦偵測到異常狀況時才會發出警報讓我們知道。
1982年首次有科學家發現「我們的內分泌系統和大腦用以溝通的訊息傳遞分子，很可能起源於微生物。」甚至在1991年進而提出「腸道胜肽很可能是世界通用的生物語言」。
大約在5億年前，第一個原始的多細胞海洋動物演化而成，當時便有一些海洋微生物居住在這些海洋動物的消化系統內，這些動物和微生物發展出共生關係，動物提供微生物生存的環境和養分，微生物傳遞給宿主本身缺乏的重要基因資訊，這些基因資訊是微生物數十億年演化發展而製造的各種分子，成為如：神經傳導物質、荷爾蒙、腸道胜肽、細胞激素和其他訊息傳遞分子。在人體，微生物提供人體必要的維生素、代謝肝臟產生的消化化合物(膽酸)、分解身體未接觸過的外來物質(異生物質，Xenobiotics)以及人體消化系統無法分解或吸收的膳食纖維和複合醣分子，得以提供人體大量額外熱量儲存。
腸道菌、大腦、免疫系統間的對話非常繁雜，其中一種方式是由住在腸道內壁層下方的樹突細胞伸出觸角與住在腸壁附近的腸道菌叢溝通，樹突細胞上的類鐸受體(Toll-like receptor, TLC)會辨識來自微生物的訊息，若是良性微生物，便會通知免疫系統一切順利，但若偵測到有害或潛在危險的微生物時，就會引發一連串免疫反應以阻擋病原體：免疫系統會產生細胞激素引起腸道局部嚴重發炎，同時將此訊息結合迷走神經感覺神經末梢的受體傳送至大腦，使精神變差、增加疲勞感和疼痛敏感度，甚至感覺憂鬱，輕微者會降低迷走神經末梢對飽足感訊息的敏感度。
習慣高動物性脂肪或高糖份飲食的人，血液中脂多醣(Lipopolysaccharide, LPS)的含量會提高，脂多醣是革蘭氏陰性菌細胞壁成分之一，會提高腸道的通透性，促使微生物轉移至免疫系統，而此種飲食習慣會提高腸道中的格蘭氏陰性菌、後壁菌門、變形菌門的菌群數量，長期啟動這套免疫機制，發炎和壓力可能會使原本阻隔細菌的腸道緊密的腸壁內黏液層與多數腸道菌居住並含豐富黏蛋白分子(微生物重要營養來源)的腸壁外黏液層遭受損害，如此更多腸道菌和其訊息傳遞分子就能穿越腸道內壁，造成腸道免疫系統出現激烈發炎反應，可能擴及全身，稱為代謝性內毒素症(Metabolic endotoxemia)。
除了透過迷走神經，細胞激素也能進入血液向荷爾蒙一樣流到大腦，穿越血腦障壁啟動大腦的免疫細胞(微膠細胞，Microglial cells)，而由於大腦細胞多為微膠細胞，因此大腦成為腸道菌與免疫系統傳遞訊息的接收目標。
腸道菌代謝物傳遞訊息給大腦的另一個重要方法是透過腸壁上充滿血清素的腸嗜鉻細胞，腸嗜鉻細胞上布滿受體能偵測各種腸道菌代謝物，這些代謝物有些能使腸嗜鉻細胞產生血清素，有些能改變睡眠、疼痛敏感度，有些能影響焦慮狀態和社交行為發展。 參考資料：腸道˙大腦˙腸道菌