A gastrointestinalis rendszer egyrészt a független enteralis idegrendszer irányítása alatt áll, másrészt szorosan kapcsolódik a központi idegrendszerhez, és közöttük bidirekcionális kommunikáció van. E kommunikáció neuralis pályákon, immun- és endokrin mechanizmusokon keresztül történik. Az agy-bél tengely kiemelkedő fontosságú a bélfunkció modulálásában. Különböző eredetű szignálok (hang, látvány, szag, szomatikus és visceralis események, fájdalom) jutnak el az agyhoz, amelyeket a memória, kognitív és affektív mechanizmusok módosítanak, ezután integrálódnak a központi idegrendszer, a gerincvelő, az autonóm és enteralis idegrendszer köreiben. Fiziológiai hatásokat váltanak ki, megváltoztatják a motilitást, a szekréciót, az immunfunkciót, a gastrointestinalis traktus vérátáramlását. Az egyik fő neurotranszmitter a szerotonin, amely kulcsszerepet játszik a leggyakoribb krónikus, funkcionális gastrointestinalis betegség, az irritábilis bél szindróma patogenezisében. Ez a biopszichoszociális kórkép az agy-bél tengely diszregulációjának következménye, ahol az endogén fájdalomgátlás helyett a fájdalom facilitációja lép fel, a visceralis percepció patológiás mértékben fokozódik, és a fájdalomküszöb csökken. A betegek anamnézisében igen gyakori az elszenvedett erőszakos esemény, személyiségvonásaik közül leggyakrabban a túlzott lelkiismeretességet, a perfekcionizmust, a túlérzékenységet, a hatékonyságérzés hiányát, a nagyobb szociális megfelelés iránti igényt, a neuroticizmust és az alexithymiát írják le. Nőkre jellemző a nemi szerepkonfliktus és az alacsony asszertivitás. Kezelésükben az antidepresszánsoknak és a pszichoterápiás módszereknek egyaránt szerepük van. A neuroticizmus és az alexithymia a gyulladásos bélbetegségben szenvedőkre is jellemző, anamnézisükben gyakori a zavart anya-gyermek kapcsolat. Szokványos és korai neurológiai szövődmény az autonóm neuropathia.