肠道有抵御病原体的能力，与此同时，它也促进了“健康”肠道细菌的生存和生长。这些单细胞生物中的绝大多数都存在于结肠中，每克肠内物质中含有不少于1万亿个细菌。人体肠道内可能有多达1000种不同的细菌，统称为肠道菌群。
当然，细菌确实从人体肠道的温暖和营养中受益，但这不是单向的关系，它们也会回馈于人。有些菌种通过将膳食纤维分解成短链脂肪酸来帮助人体对其吸收和利用。它们会代谢许多化合物，并在维生素B和维生素K的合成中发挥作用。另一方面，有研究推断肠道菌群失调可能是炎症和自身免疫性疾病的一个重要因素。肠道菌群在健康和疾病中的作用正在被揭密。或许最引人注目的发现是，肠道细菌有能力调节我们的大脑和行为。
人体肠道中发生的事情关乎生死。如果肠道是空的，大脑必须被告知；如果肠道存在阻碍食物加工从而影响营养吸收的问题，大脑也需要被告知；如果肠道面临病原体的攻击，大脑也应该保持在这个循环中。
我们的肠道和大脑之间的联系包括激素、免疫和神经，通过中枢神经系统和肠神经系统控制着肠道的功能。总的来说，它们被称为肠-脑轴。虽然乍看内脏和大脑之间的联系似乎令人惊讶，但我们在行动中都经历过。比如，压力、焦虑和快速排便之间的关系谁都不陌生。