Η μείωση της γνωστικής λειτουργίας και ο επιπολασμός των νευροεκφυλιστικών διαταραχών είναι από τις πιο σοβαρές απειλές για την υγεία στην τρίτη ηλικία. Ήπια γνωστική εξασθένηση εμφανίζεται σε περίπου 40% του πληθυσμού ηλικίας ≥65 ετών και σχετίζεται με χαμηλότερη ποιότητα ζωής και αυξημένη συχνότητα σχετιζόμενης παθολογίας. Ο επιπολασμός της άνοιας έχει φτάσει τα 50 εκατομμύρια άτομα παγκοσμίως και έχει γίνει ένα σημαντικό πρόβλημα δημόσιας υγείας. Γύρω στο 2050, ο αριθμός αυτός θα τριπλασιαστεί . Οι αιτίες της γνωστικής εξασθένησης που σχετίζονται με την ηλικία είναι πολλαπλές, πολύπλοκες και δύσκολο να προσδιοριστούν. Ωστόσο, ο κίνδυνος ανάπτυξης φλεγμονής και γνωστικής εξασθένησης αυξάνεται με την παρουσία μεταβολικών ασθενειών όπως ο διαβήτης τύπου 2 (T2D) και η υπερχοληστερολαιμία. Χαμηλού βαθμού συστηματική φλεγμονή που σχετίζεται με μεταβολικές διαταραχές έχει αναφερθεί ότι επηρεάζει τον εγκέφαλο καθώς οι άνθρωποι γερνούν.
Ο άξονας μικροβίωμα-έντερο-εγκέφαλος είναι ένα αμφίδρομο σύστημα επικοινωνίας. Αυτό το πολύπλοκο σύστημα περιλαμβάνει τη μικροχλωρίδα του εντέρου, το εντερικό νευρικό σύστημα, το αυτόνομο νευρικό σύστημα, το νευροενδοκρινικό σύστημα και το κεντρικό νευρικό σύστημα. Αυτή η σχέση διευκολύνεται από το πνευμονογαστρικό νεύρο, το κυκλοφορικό σύστημα και το ανοσοποιητικό σύστημα . Η επίδραση της μικροχλωρίδας του εντέρου στην ανάπτυξη του άξονα εντέρου-εγκεφάλου είναι κρίσιμη κατά τη γέννηση. Ένα μικροβίωμα που χαρακτηρίζεται ως «παθογόνο» μπορεί ανεξάρτητα να προκαλέσει ασθένεια ακόμη και σε άτομα που δεν διαθέτουν εγγενή ευαισθησία . Η τροποποίηση του μικροβιώματος μέσω διατροφικών αλλαγών και άλλων παρεμβάσεων θα μπορούσε να αλλάξει τη λειτουργία του, καθώς και εάν εμφανίζεται σε ένα άτομο ή κληρονομείται από τις μελλοντικές γενιές . Ως εκ τούτου, στην επόμενη γενιά θα μπορούσαν να αναμένονται φαινότυποι ως απόκριση σε μια δυσβίωση της μικροχλωρίδας του εντέρου. Αυτό αποδείχθηκε σε ποντίκια, όπου η μεταμόσχευση μικροβίων κοπράνων από ασθενείς με διαταραχή του φάσματος του αυτισμού ήταν επαρκής για την προώθηση αλλαγών συμπεριφοράς που μοιάζουν με αυτισμό στους απογόνους .
Η μικροχλωρίδα του εντέρου μπορεί να επηρεάσει ένα ευρύ φάσμα φυσιολογικών διεργασιών. Επιπλέον, έχει αναγνωριστεί ως σημαντικός παράγοντας στη ρύθμιση της λειτουργίας και της δομής του εγκεφάλου. Υπό αυτή την έννοια, η σύνθεση της μικροχλωρίδας των κοπράνων έχει βρεθεί ότι σχετίζεται με τη γνωστική λειτουργία στον άνθρωπο. Για παράδειγμα, τα βακτηριακά είδη από τους Bacteroidetes (Bacteroides fragilis CAG:558, Bacteroides caccae CAG:21) και τα Proteobacteria phyla (Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae, Salmonella enterica και Klebsiella aerogenesmedia8) συσχετίστηκαν αρνητικά με τη μνήμη. Αντίθετα, τα είδη της φυλής Firmicutes (Clostridium sp. 27_14 ή Clostridium sp. CAG:230) συσχετίστηκαν θετικά με καλύτερες βαθμολογίες σε τεστ μέτρησης της εκτελεστικής λειτουργίας (εργαζόμενη μνήμη) και της λεκτικής και μαθησιακής μνήμης . Από την άλλη πλευρά, είδη που ανήκουν στη φυλή Bacteroidetes (Bacteroides plebeius, Bacteroides gallinarum, Bacteroides mediterranensis) έχουν συσχετιστεί αρνητικά με τον ανασταλτικό έλεγχο (εκτελεστική λειτουργία), ενώ θετικές συσχετίσεις με την εκτελεστική απόδοση βρέθηκαν με το Eubacterium sp. CAG:603 και Firmicutes bacterium CAG:238. Επιπλέον, η μικροχλωρίδα των κοπράνων εμπλέκεται στην ανάπτυξη και εξέλιξη διαφόρων ψυχιατρικών και νευρολογικών καταστάσεων, όπως η κατάθλιψη, ο αυτισμός, το εγκεφαλικό επεισόδιο, η νόσος Πάρκινσον και η νόσος Αλτσχάιμερ .
