Jelitowy układ nerwowy to sieć neuronów, które są komórkami nerwowymi; przekaźniki chemiczne zwane neuroprzekaźnikami; oraz specjalne białka zlokalizowane w całym układzie pokarmowym. Czasami jest określany jako układ nerwowy jelit lub „mózg” lub „umysł” jelit, ale ponieważ w rzeczywistości przebiega od początku do końca układu pokarmowego, nie jest tak naprawdę ograniczony do jelita powierzchnia. Neurony i neuroprzekaźniki oddziałujące na neurony znajdują się nie tylko w mózgu, który należy do ośrodkowego układu nerwowego, ale także w wyściółce przełyku, żołądka, jelita cienkiego i jelita grubego. Obserwacje wpływu leczenia i leków na układ żołądkowo-jelitowy skłoniły niektórych neurologów i innych pracowników służby zdrowia do myślenia o jelitowym układzie nerwowym jako o drugim „mózgu”, który faktycznie komunikuje się z mózgiem pierwotnym i wpływa na niego.
Podczas rozwoju embrionalnego jelitowy układ nerwowy powstaje z tego samego kawałka tkanki, z którego powstaje ośrodkowy układ nerwowy. Tkanka ta nazywa się grzebieniem nerwowym. Fakt, że te dwa systemy mają to samo pochodzenie, sprawia, że mniej zaskakujące jest odkrycie, że zawierają niektóre z tego samego typu komórek, neuroprzekaźników, białek mózgowych – i że jeden wpływa na drugi. Na przykład niektóre substancje, które wpływają na mózg lub stan psychiczny osoby, wpływają również na jelitowy układ nerwowy. Leki takie jak antydepresanty oddziałują na neuroprzekaźnik zwany serotoniną, zlokalizowany zarówno w ośrodkowym układzie nerwowym, jak iw układzie jelitowym.
Chociaż antydepresant działa na psychikę człowieka, może również działać w układzie pokarmowym, wywołując takie zaburzenia jak biegunka czy nudności. Heroina i morfina znajdują się wśród leków, które mogą znacząco zakłócać normalne trawienie. Jest oczywiste, że to, co dzieje się w ośrodkowym układzie nerwowym, jest w pewnym stopniu odzwierciedlone w układzie nerwowym jelit, co powoduje, że niektórzy neurolodzy podejrzewają, że uzależnienie od narkotyków może być kwestią zależności obu układów. To połączenie można łatwo dostrzec, mówiąc o jelitowym układzie nerwowym w sensie przenośnym.
Kiedy dana osoba staje w obliczu przerażającej i niebezpiecznej sytuacji, mózg centralnego układu nerwowego reaguje uwalnianiem hormonów, które pomagają tej osobie zareagować na nagły stres. W ten sposób podejmowana jest decyzja „walcz lub uciekaj” i jest dowodem na to, że nawet bez użycia narkotyków stan psychiczny danej osoby wpływa na jelitowy układ nerwowy. Na nerwy czuciowe znajdujące się w żołądku oddziałuje wydzielanie hormonów stresu, dlatego w takich momentach w żołądku mogą powstawać „motyle”.