L’integrazione di input sensoriali e molecolari dall’ambiente modella il comportamento animale. Maggior esposizione alle molecole ambientali è il tratto gastrointestinale, in cui i componenti della dieta vengono trasformati chimicamente dal microbiota e i metaboliti derivati dall’intestino vengono diffusi a tutti gli organi, compreso il cervello.

I meccanismi che mediano le interazioni intestino-cervello rimangono scarsamente definiti, sebbene coinvolgano ampiamente connessioni umorali o neuronali. In studi precedenti sullo stesso argomento erano stati riportati che i livelli del metabolita microbico 4-etilfenil solfato (4EPS) erano aumentati in un modello murino di neurosviluppo atipico. qui invece sono stati identificati i geni biosintetici dal microbioma intestinale che mediano la conversione della tirosina alimentare in 4-etilfenolo (4EP) e batteri intestinali bioingegnerizzati per produrre selettivamente 4EPS nei topi. 4EPS è entrato nel cervello ed è stato associato a cambiamenti nell’attività specifica della regione e nella connettività funzionale. Le firme dell’espressione genica hanno rivelato un’alterata funzione degli oligodendrociti nel cervello e 4EPS hanno alterato la maturazione degli oligodendrociti nei topi e diminuite le interazioni oligodendrociti-neuroni nelle colture cerebrali ex vivo. I topi colonizzati con batteri produttori di 4EP hanno mostrato una ridotta mielinizzazione degli assoni neuronali. Le dinamiche di mielinizzazione alterate nel cervello sono state associate a esiti comportamentali.