Gut Brain Cross Talk adalah komunikasi dua arah antara saluran cerna (terutama mikrobiota usus) dan otak. Ini membuktikan adanya hubungan penting antara perkembangan otak dan saluran cerna. 

Otak berkomunikasi dengan mikrobiota usus di saluran cerna melalui respon terhadap stres, perubahan terhadap motilitas dan permeabilitas usus, sekresi mukus dan neurotransmiter. Sementara mikrobiota usus berkomunikasi dengan otak dengan cara mengirimkan sinyal langsung maupun tidak langsung melalui jalur-jalur neural, hormonal, humeral dan immunoligikal. 

Dalam kondisi sehat, saluran cerna akan didominasi bakteri baik, integritas barier usus yang terjaga dan sistem imunitas yang mampu mengontrol bakteri patogen. Ini akan menciptakan homeostasis sehingga terjadi hubungan simbiosis antara saluran cerna dan otak. 

Sementara pada kondisi sakit akan terjadi disbiosis atau peningkatan pertumbuhan bakteri patogen yang akan menciptakan kebocoran pada integritas barier usus. Ini akan memicu masuknya bakteri patogen ke sistem sirkulasi yang akan merancang produksi sitokin sehingga terjadi inflamasi dan mengacaukan saluran cerna. Akibatnya terjadi gangguan fungsi otak, kognisi, perilaku dan persepsi terhadap rasa sakit.

Nutrisi dan stimulasi yang tepat di awal kehidupan mendukung Gut Brain Cross Talk yang optimal agar anak memiliki kemampuan kognitif, mengontrol emosi dan bersosialisasi dengan baik saat remaja.