Az agy–bél tengely a központi idegrendszer és a bélrendszer közötti folyamatos, kétirányú kommunikációs hálózat. Ezt idegi, hormonális és immunológiai jelek közvetítik, melyekben a bélmikrobiom is kulcsszerepet játszik. A bélben található enterális idegrendszer (ENS) több százmillió idegsejtből áll, és képes az agytól függetlenül is szabályozni az emésztést, miközben folyamatosan információt küld az agy felé.
A bélflóra állapota befolyásolhatja a hangulatot, a stresszválaszt és a kognitív teljesítményt, míg a pszichés állapot – például szorongás vagy depresszió – visszahat a bélműködésre. Ez a kapcsolat magyarázza, hogy a bél egészsége nemcsak emésztési, hanem mentális jólléti tényező is.