抑鬱，其實是一個涵蓋性術語，包括了重度抑鬱症、雙相情感障礙、季節性情緒失調、心境惡劣以及產後抑鬱。這些心理失調不僅僅帶來情緒低落，並且嚴重地幹擾了日常生活以及正常的生理機能。
人類大腸內含有1014～1015的細菌，是人身上真核細胞的10～100倍。共生菌的存在對於免疫功能、營養加工和宿主其他生理方面的影響巨大。科學家還發現，它們對於中樞神經系統也有重大作用。厚壁菌門和擬桿菌門佔據了腸道細菌的75%之多，剩餘的包括變形菌門細菌、放線菌、梭菌屬以及疣微菌門。腸道細菌的種類之多，變化之大，以及認識的增長都大大超出了科學家們的預期。
腦腸軸是腸內細菌與大腦間的雙向通信系統。雖然機制並沒有完全被摸清，但已知的交流途徑包括：神經系統、內分泌、免疫以及代謝途徑。
臨床前實驗證明，迷走神經是腸道細菌與大腦間交流的重要途徑。比如迷走神經切除術後，鼠李糖乳桿菌就會大量減少。
腸道細菌同樣會調節中樞神經傳導物質。比如調控前體水平來調節血清素。嬰兒雙歧桿菌提高了血漿色氨酸水平從而影響中樞血清素傳導。有趣的是，一些細菌可以合成並分泌神經傳導物質，而這些物質可以穿過小腸黏膜層，雖然它們極不可能直接影響大腦功能。即使它們進入了血管，也不能通過血腦屏障（BBB）。它們的影響可能是通過腸道神經系統實現的，也就是說腸道細菌雖不能直接影響大腦控制的神經系統，但是會間接產生作用，因此定期做腸胃鏡檢查、注重防病，保護好我們的腸道健康至關重要。比如目前就有不少人到西安馬應龍肛腸醫院定期做著無痛腸胃鏡檢查，相對而言他們的自我預防意識還是挺高的。
短鏈脂肪酸（SCFA）是腸道細菌的代謝產物，包括丁酸鹽、丙酸鹽和醋酸鹽等，可以通過G蛋白偶聯受體等對大腦活動起到作用。短鏈脂肪酸還兼顧能量平衡和代謝功能，調節脂肪組織、肝組織和骨骼肌及其功能。
細胞因子也可以作為腦腸軸的橋梁，雖然細胞因子正常情況下不大可能通過BBB，但是可以通過釋放信號影響大腦，比如BBB缺陷的下丘腦。通過之後的細胞因子白介素（IL）-1和IL-6激活下丘腦-垂體軸，釋放皮質醇。這是壓力系統中最有效的激活劑。
科學家們使用很多實驗方法試圖搞明白腦腸軸的原理。其中最大的一項自然研究就是對沃克頓災難的研究。沃克頓供水的汙染事件發生在2000年，共有7人喪生，造成2000多人死亡。汙染的供水引起大腸桿菌的爆發。這些傳染極大地提高了感染後腸易激症候群，並伴隨著抑鬱和焦慮。