Bağırsak mikrobiyotası sadece sindirim fonksiyonlarında değil aynı zamanda sinir sistemi fonksiyonunda da önemli rol oynamaktadır.

Probiyotikler mikrobiyotayı düzenlediği için bağırsak ve sinir sistemi ilişkisinin de düzenli olmasını sağlar. Böylece sinir sistemi hastalıklarında da probiyotiklerin yararları çalışılmakta ve ümit verici sonuçlar alınmaktadır. Sonuçta probiyotiklerin depresyon, anksiyete, alzheimer gibi hastalıklara karşı kullanımı söz konusudur.

Beyinde depresif ruh halini düzelten seratonin maddesi büyük oranda midemizde üretilmektedir. Probiyotikler mikrobiyotayi düzenleyerek salınan seratonin üzerine de etki etmektedirler. Bilim adamları probiyotiklerin psikiyatrik rahatsızlıkların tedavisinde olumlu etkilerini araştırmaya devam etmektedir.