迷走神经将肠神经系统与中枢神经系统直接连接，为肠道菌群提供直接调节中枢神经系统功能的神经通路。

例如，向小鼠补充益生菌鼠李糖乳杆菌JB1可减轻小鼠的焦虑和抑郁状况。然而当小鼠切断迷走神经后，该益生菌的有益作用不复存在。因此，据推测，肠道菌群产生的神经递质或其他代谢产物可通过刺激迷走神经的传入感觉神经元直接调节迷走神经的活动。