一、微生物可以改變社會行為
共生細菌會影響宿主在社會群體中的相互交流，調控宿主在伴侶選擇、社會團體形成中區分新個體和熟悉的同伴腸道。比如GF小鼠不會尋找伙伴，這種社會回避行為可通過和成年老鼠（含有完整的微生物組）同籠處理緩解，但社會識別缺陷無法得到修復。果蠅的性伴侶選取傾向受微生物。
L. plantarum定植的果蠅傾向于同樣被L. plantarum 定植的果蠅，而不是其他細菌定植的果蠅腸道。因為這些果蠅含有相同的信息素——其前體是L. plantarum產生的某種物質。這種現象之前一直被進化生物學家忽略。如果腸道微生物對神經功能的調節可以影響伴侶選擇，那腸道微生物也可能在宿主進化中起重要作用。
二、腸道微生物與社會行為缺陷疾病的關系
自閉癥ASD包含一些系列神經發育障礙，包括重復行為、刻板型活動障礙、溝通障礙、社會接觸障礙等腸道。研究發現，僅用Bacteroides fragilis治療就可以修復ASD小鼠的腸道滲透性缺陷，顯著緩解一些行為障礙，恢復血清代謝水平。行為障礙小鼠的血清4EPS代謝水平升高，而4EPS足以引起焦慮行為。4EPS被認為來源于微生物，這也說明了微生物產生的特定分子可影響哺乳動物的行為。
一些神經發育疾病可能是微生物引起的，這個假說需要在動物模型和人類實驗中進行進一步驗證腸道。有針對性地通過干預措施（包括益生菌，益生元，或飲食）修復變化微生物，可能是自然的、安全的、有效的神經障礙疾病（如自閉癥）的治療方法。
三、微生物介導的神經生理改變
部分微生物介導的結果必需在發育的特定時間內發生，隨后對下游產生不可逆的神經影響腸道。GF小鼠特定部位的BDNF、5-HT（5-羥色胺）、5-HT受體水平低，GF小鼠成年后進行微生物移植也不會修復。但其他案例中，微生物產生的信號可活躍地、持續地調節神經功能。如成年GF小鼠移植完整的微生物后，可修復焦慮行為，變得和SPF小鼠相似。
GF小鼠在缺失微生物組時內皮緊密連接蛋白（occludin、claudin-5）表達下調，BBB滲透性的增加（圖2）腸道。因為一些微生物可利用腸道中復雜的碳水化合物生成短鏈脂肪酸SCFAs；其中丁酸鹽足以修復BBB完整性。目前，還不確定其他的SCFAs、微生物代謝信號或微生物也會影響BBB滲透性。這說明通常不會進入腦組織血清代謝產物，基于微生物狀況可能穿過BBB，腸道菌群可通過控制各種代謝物的濃度直接作用于神經系統。
