Các bệnh về não có vẻ chẳng liên quan gì đến thuốc kháng sinh, nhưng vấn đề chính lại nằm ở đường tiêu hóa của chúng ta. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, vi khuẩn đường ruột tạo ra một số chất ảnh hưởng đến hoạt động của não bộ. Khi các vi khuẩn trong ruột được cân bằng, các chất này tạo ra các quá trình có lợi trong não bộ và được thấm qua thành ruột, đi vào máu và được chuyển tới não để nuôi dưỡng các tế bào mới ở thùy hải mã và vùng não bộ tạo ra các kí ức mới và ngăn ngừa viêm nhiễm. Khi sự cân bằng vi khuẩn bị phá vỡ bởi các thuốc kháng sinh, não bộ bị cắt nguồn cung cấp các chất củng cố sự dẫn truyền có lợi này.
Giả thiết này được củng cố bởi nghiên cứu của TS. Susanne Wolf, nhà thần kinh học tại Trung tâm sinh học phân tử Max Delbruck, Berlin, Đức. Bà cho chuột dùng kháng sinh liều cao để tiêu diệt hết vi khuẩn trong ruột. Khi so sánh với nhóm đối chứng, những con chuột này ghi điểm thấp hơn ở các bài test trí nhớ và mất đi sự phát triển các tế bào não ở thùy hải mã. Biểu hiện này rất thường gặp ở người bệnh Alzheimer’s. TS. Wolf cũng thấy rằng sự mất vi khuẩn trong dạ dày làm giảm số lượng tế bào bạch cầu có tác dụng chống viêm. Mất đi các tế bào này khiến người bệnh dễ phát triển bệnh Alzheimer hơn và dễ bị trầm cảm.
Các nhà khoa học tại đại học Tel Aviv, Israel khi nghiên cứu hồ sơ sức khỏe của hơn một triệu người Anh từ năm 1995 - 2013 và thấy rằng chỉ cần một liều kháng sinh cũng đủ để làm gia tăng nguy cơ trầm cảm tới 25%. Dùng 2 - 5 liều kháng sinh có thể làm gia tăng nguy cơ này lên gần 50%. Dùng kháng sinh cũng có thể làm gia tăng nguy cơ lo âu - tiền thân của trầm cảm.