一、微生物可以改变社会行为
共生细菌会影响宿主在社会群体中的相互交流，调控宿主在伴侣选择、社会团体形成中区分新个体和熟悉的同伴肠道。比如GF小鼠不会寻找伙伴，这种社会回避行为可通过和成年老鼠（含有完整的微生物组）同笼处理缓解，但社会识别缺陷无法得到修复。果蝇的性伴侣选取倾向受微生物。
L. plantarum定植的果蝇倾向于同样被L. plantarum 定植的果蝇，而不是其他细菌定植的果蝇肠道。因为这些果蝇含有相同的信息素——其前体是L. plantarum产生的某种物质。这种现象之前一直被进化生物学家忽略。如果肠道微生物对神经功能的调节可以影响伴侣选择，那肠道微生物也可能在宿主进化中起重要作用。
二、肠道微生物与社会行为缺陷疾病的关系
自闭症ASD包含一些系列神经发育障碍，包括重复行为、刻板型活动障碍、沟通障碍、社会接触障碍等肠道。研究发现，仅用Bacteroides fragilis治疗就可以修复ASD小鼠的肠道渗透性缺陷，显著缓解一些行为障碍，恢复血清代谢水平。行为障碍小鼠的血清4EPS代谢水平升高，而4EPS足以引起焦虑行为。4EPS被认为来源于微生物，这也说明了微生物产生的特定分子可影响哺乳动物的行为。
一些神经发育疾病可能是微生物引起的，这个假说需要在动物模型和人类实验中进行进一步验证肠道。有针对性地通过干预措施（包括益生菌，益生元，或饮食）修复变化微生物，可能是自然的、安全的、有效的神经障碍疾病（如自闭症）的治疗方法。
三、微生物介导的神经生理改变
部分微生物介导的结果必需在发育的特定时间内发生，随后对下游产生不可逆的神经影响肠道。GF小鼠特定部位的BDNF、5-HT（5-羟色胺）、5-HT受体水平低，GF小鼠成年后进行微生物移植也不会修复。但其他案例中，微生物产生的信号可活跃地、持续地调节神经功能。如成年GF小鼠移植完整的微生物后，可修复焦虑行为，变得和SPF小鼠相似。
GF小鼠在缺失微生物组时内皮紧密连接蛋白（occludin、claudin-5）表达下调，BBB渗透性的增加（图2）肠道。因为一些微生物可利用肠道中复杂的碳水化合物生成短链脂肪酸SCFAs；其中丁酸盐足以修复BBB完整性。目前，还不确定其他的SCFAs、微生物代谢信号或微生物也会影响BBB渗透性。这说明通常不会进入脑组织血清代谢产物，基于微生物状况可能穿过BBB，肠道菌群可通过控制各种代谢物的浓度直接作用于神经系统。
