可以通过肠道菌群与大脑之间的持续不断的相互作用来影响。主要有以下途径：

 【途径一：免疫系统途径】 

大脑和肠道微生物组都影响免疫细胞的活性，并依次相互影响。

肠道细菌被吞噬细胞（如巨噬细胞或中性粒细胞）吞噬并被消化；消化产物（如MPs、LPS）被释放到周围的细胞间液中。MPs和LPS反过来激活吞噬细胞（如锯齿状细胞膜所示），然后释放细胞因子。全身性细胞因子通过至少两种途径（迷走神经和血脑屏障）进入大脑。

免疫细胞在保持肠道微生物组健康方面发挥了重要作用，并且帮助免疫系统发挥最佳功能。这些细胞执行许多关键功能，包括：

• 帮助调控微生物组的组成
• 调节新陈代谢
• 限制炎症
• 保护肠道不受感染
• 保持肠壁坚固（并避免所谓的“漏肠”）

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当细菌分裂、生长或死亡时，肽聚糖、脂多糖和其他成分被细菌酶降解或改变。宿主吞噬细胞如巨噬细胞和中性粒细胞也可以消化肽聚糖产生胞壁肽(小糖肽)。从革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌中分离出来的肽聚糖，诱导睡眠反应，例如，非快速眼动睡眠的持续时间和强度会增强几个小时。如果给吞噬细胞喂养细菌，它们就会释放出具有生物活性的胞壁酰肽；其中一些胞壁酰肽诱导睡眠反应与完整的肽聚糖和热杀死的整个细菌所诱导的睡眠反应相似。

 【途径二：神经内分泌途径 】

肠道内有20多种肠内内分泌细胞，构成最大的内分泌器官。

肠道菌群直接参与多种神经递质，细胞因子和代谢产物的产生，例如5-HT，多巴胺，γ-氨基丁酸（GABA），SCFA和褪黑激素等。

• 某些乳酸杆菌和双歧杆菌可以产生GABA。在失眠患者中经常观察到GABA mRNA的异常表达。
• 大肠杆菌产生去甲肾上腺素、5-羟色胺和多巴胺；
• 链球菌和肠球菌产生5-羟色胺；
• 芽孢杆菌产生去甲肾上腺素和多巴胺。

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这些代谢物直接作用于肠神经系统和迷走神经，并影响中枢神经系统的活性。

此外，肠道菌群还影响下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴。

HPA轴亢进会对睡眠产生负面影响，导致睡眠碎片化，深度慢波睡眠减少和睡眠时间缩短。反过来，包括失眠和阻塞性睡眠呼吸暂停在内的睡眠障碍会进一步加剧HPA轴功能障碍。

 【途径三：迷走神经途径  】

肠肌层神经丛的感觉神经元通过调节肠蠕动和肠激素分泌而接触肠道菌群。肠神经系统也与迷走神经形成突触连接，迷走神经将肠道与大脑连接起来。

细胞因子通过迷走神经传入向大脑发出信号，迷走神经的动作电位进一步诱导胶质细胞和神经元在大脑中产生细胞因子。细胞因子浓度高低与睡眠有关。

低浓度的脑细胞因子能促进睡眠，而高浓度的脑细胞因子则不利于睡眠。

饮食，菌群，昼夜节律与睡眠障碍

睡眠与食物摄入、运动和压力源密切相关；这些变量还相互影响，使它们在睡眠中的行为复杂化。我们常听说健康的饮食，生活方式以及合理的饮食习惯有助于心理和身体健康。

从本质上讲，饮食摄入与肠道菌群组成有关，因为我们摄入的食物是微生物生长的主要基质。我们饮食的改变可以在几天内导致我们肠道菌群重塑。

摄食节律和昼夜节律的破坏会导致肠道细菌的时间特异性变化。昼夜节律紊乱也会增加肠上皮屏障的通透性。

饮食行为影响人类睡眠的时间和质量。睡眠时间短和饮食摄入之间有一致联系。