SCFA主要含有乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，是在肠道菌群发酵复杂碳水化合物的过程中产生的。SCFA对宿主大脑的生理功能具有多种影响。
最近的一项研究表明，小胶质细胞成熟与脑内SCFA之间存在着紧密的联系。小胶质细胞是中枢神经系统中常驻的巨噬细胞和主要的免疫防御细胞。与SPF小鼠相比，GF小鼠脑中小胶质细胞的数量、形态和功能表现为异常且有缺陷。然而对GF小鼠补充SCFA可以使GF小鼠脑中小胶质细胞的数量、形态和功能正常化。并且这些作用依赖于SCFA激活G蛋白偶联受体43（G-protein coupled receptor 43, GPR43）。因此以上研究揭示了肠道细菌通过SCFA调节小胶质细胞成熟。
此外有研究报道了SCFA调节血脑屏障的通透性。与SPF小鼠相比，GF小鼠的血脑屏障渗透性更强，这是由于血脑屏障中内皮紧密连接蛋白的表达减少所致。有趣的是，定植酪丁酸梭菌（Clostridium tyrobutyricum）或多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）可以通过促进紧密连接蛋白的表达来恢复血脑屏障的完整性。进一步研究表明，这些肠道细菌产生的丁酸盐有助于恢复血脑屏障的完整性。
