微生物与神经系统的相互作用对人体健康有着深远影响，主要体现在以下几个方面：
一、微生物对神经系统的影响
肠道微生物与神经发育
在早期生命阶段，肠道微生物群落的建立与神经系统发育同步进行。健康的肠道微生物群落有助于正常的神经发育。
例如，一些肠道微生物可以产生神经活性物质，如 γ - 氨基丁酸（GABA）、血清素等。γ - 氨基丁酸是一种抑制性神经递质，对神经元的兴奋性具有调节作用，在胎儿和婴儿的大脑发育过程中非常重要。血清素则与情绪调节、睡眠和认知等方面密切相关，大约 90% 的血清素是在肠道中产生的，肠道微生物通过调节血清素的合成与释放，间接影响神经系统发育。
研究发现，无菌小鼠（出生后在无菌环境下饲养，没有肠道微生物定植）的大脑结构和神经化学物质水平与正常小鼠有差异，其表现出焦虑样行为增加等现象，表明肠道微生物对正常神经发育的重要性。
微生物与神经炎症
肠道微生物失调可能引发神经炎症。当肠道微生物群落的平衡被打破，例如有害菌增多、有益菌减少时，可能会导致肠道屏障功能受损。
肠道屏障功能受损后，细菌内毒素（如脂多糖）等有害物质可以穿过肠道屏障进入血液循环，进而引发全身性炎症反应，包括神经炎症。炎症因子可以通过血脑屏障影响大脑中的神经细胞，干扰神经信号传导，影响神经元的正常功能。
例如，在一些神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的研究中发现，患者往往存在肠道微生物失调和慢性神经炎症，虽然目前不能确定因果关系，但两者之间存在密切联系。
微生物对神经递质代谢的影响
肠道微生物能够参与神经递质的代谢过程。除了前面提到的血清素，微生物还可以影响多巴胺、去甲肾上腺素等神经递质的代谢。
例如，某些肠道细菌可以直接或间接地调节多巴胺的水平。多巴胺是一种与运动控制、奖赏机制和情绪调节等有关的神经递质。肠道微生物对其代谢的影响可能与帕金森病等疾病的发生发展有关，因为帕金森病患者存在多巴胺能神经元功能受损的情况。
二、神经系统对微生物的影响
应激反应与肠道微生物
当人体处于应激状态时，神经系统会通过下丘脑 - 垂体 - 肾上腺（HPA）轴释放应激激素，如皮质醇等。
这些应激激素会影响肠道微生物的组成和功能。皮质醇可以改变肠道的运动、分泌和免疫功能，从而影响肠道微生物的生存环境。例如，应激状态下，肠道的蠕动可能会加快或减慢，肠道黏液分泌可能发生变化，这都会影响肠道微生物的栖息地，导致肠道微生物群落发生改变，有益菌的数量可能减少，有害菌可能趁机繁殖。
神经系统对免疫功能的调节影响微生物
神经系统可以调节免疫系统的功能，而免疫系统与肠道微生物密切相关。当神经系统通过神经 - 免疫调节途径发挥作用时，会影响肠道的免疫细胞活性。
例如，交感神经和副交感神经可以调节肠道相关淋巴组织（GALT）中的免疫细胞，如调节性 T 细胞（Tregs）的功能。Tregs 可以调节肠道微生物的免疫耐受，当神经系统对 Tregs 的调节发生变化时，可能会影响肠道微生物群落的平衡，例如影响对某些细菌的免疫反应，使得原本处于平衡状态的微生物群落失衡。
大脑的行为调节影响微生物
人的行为习惯受大脑控制，而行为习惯又会影响肠道微生物。例如，饮食行为受大脑的食欲调节中枢控制。如果一个人经常选择高脂肪、高糖、低纤维的饮食，这种饮食模式会改变肠道微生物的营养来源，导致肠道微生物群落向有利于有害菌生长的方向发展。
睡眠也是受大脑调节的行为，睡眠不足或紊乱可能影响肠道微生物。研究表明，睡眠不足会影响肠道微生物的多样性和组成，可能是通过影响肠道的生理功能和免疫系统来实现的。
三、微生物与神经系统相互作用在疾病中的体现
肠道微生物与神经精神疾病
在焦虑症、抑郁症等神经精神疾病中，肠道微生物的作用越来越受到关注。如前所述，肠道微生物可以通过调节神经递质、引发神经炎症等多种途径影响情绪。
例如，一些研究发现，抑郁症患者的肠道微生物群落与健康人有明显差异，其肠道中双歧杆菌等有益菌的数量减少，而某些梭菌属等细菌的数量可能增加。通过调节肠道微生物群落，如使用益生菌、益生元或粪便微生物移植等方法，有望成为治疗这些神经精神疾病的新途径。
微生物与神经退行性疾病
在阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病方面，肠道微生物与神经系统的相互作用也有重要意义。除了肠道微生物失调可能引发神经炎症影响疾病进程外，肠道微生物还可能通过影响神经递质代谢等方式与这些疾病相关。
例如，在帕金森病中，肠道微生物可能影响 α - 突触核蛋白的聚集和传播。α - 突触核蛋白在帕金森病患者的大脑神经元中异常聚集是其重要的病理特征，而肠道微生物可能通过迷走神经等途径参与了这一过程。