Hjärnan och tarmen påverkar varandra i ett ömsesidigt komplext samspel, genom det som kallas tarm-hjärna-axeln.
Tarmen ska upp de näringsämnen vi behöver från födan, men den ska samtidigt se till att främmande skadliga ämnen inte tas upp i kroppen utan förs ut med avföringen. Tarmen fungerar alltså som en barriär mot skadliga ämnen. Tarmens bakterieflora antas påverka denna tarmbarriären, och i förlängningen även hjärnans funktioner. Man tror att de bakterier vi har i tarmen kan producera ämnen som får tarmens försvar att fungera sämre eller bättre. Tarmen börjar då släppa in dessa skadliga ämnen i tarmslemhinnan.
När skadliga ämnena går från tarmen ut i blodet och vidare till hjärnan skapas en stressreaktion. Stressen kan i sin tur påverka tarmens rörelser, som påverkar bakteriesammansättningen, som i sin tur påverkar tarmbarriären och så vidare.
En liknande kedjereaktionen kan också starta i hjärnan. Ångest eller smärta kan påverka tarmens barriärfunktion så att genomsläppligheten av skadliga ämnen ökar.
Även från studier på möss har man sett att ändrad tarmflora förändrar djurens stressnivå.