Tutti siamo consapevoli della reciproca influenza tra cervello e intestino. La sensazione di "stomaco chiuso" prima di un esame, la necessità di andare in bagno legata a stress ed emozioni forti, ma anche la classica "fame nervosa" stanno a testimoniare la reciproca interazione tra sistema nervoso e apparato digerente. Fame e sazietà sono sensazioni che orientano il comportamento alimentare e sono regolate a diversi livelli. I principali segnali biochimici della sazietà sono la leptina, l'insulina e la colecistochinina. La grelina è, invece, il principale indicatore della fame.        

La leptina (dal greco leptos, magro) è un ormone codificato dal gene dell'obesità (Ob) che partecipa alla regolazione del metabolismo dei grassi e del consumo energetico. La leptina viene prodotta dal tessuto adiposo bianco e trasportata ai recettori all'interno del cervello, nell'ipotalamo, dove sono localizzati i centri della regolazione del peso, della temperatura corporea, della fame, della sete e del freddo. Se le riserve lipidiche aumentano, le cellule adipose bianche producono più leptina per segnalare all'ipotalamo che occorre ridurre l'assunzione di cibo; se le riserve di grasso diminuiscono, il tessuto adiposo ne produce meno per segnalare all'ipotalamo di aumentare l'assunzione di cibo e ridurre la spesa energetica. In condizioni normali i livelli di leptina aumentano dopo i pasti, in particolare se ricchi di grassi e zuccheri, e si riducono nel digiuno prolungato. La scoperta della leptina, nel 1994, ha confermato l'esistenza di un canale di comunicazione tra tessuto adiposo e cervello, finalizzato a regolare la quantità di grasso nelle cellule adipose.  Oltre a intervenire nel senso di sazietà,  la leptina  partecipa alla regolazione dell'attività tiroidea  e potenzia le difese immunitarie.
La colecistochina è un ormone gastrointestinale  prodotto prevalentemente  dalle  prime porzioni dell’intestino;  la molecola stimola la secrezione del succo pancreatico ricco di enzimi digestivi, favorisce il passaggio della bile e del succo pancreatico nell'intestino, stimola la contrazione e lo svuotamento della colecisti, favorisce i movimenti dell'intestino, ma soprattutto rappresenta un importante segnale di sazietà. La secrezione di colecistochinina è, infatti, stimolata dai grassi e dalle proteine provenienti dalla poltiglia di alimenti provenienti dallo stomaco; gli alti livelli di bile in circolo che essa stimola, segnalano all'organismo la presenza di grandi quantità di grassi e danno uno stop all’ulteriore assunzione di cibo.  Dopo un'assunzione di cibo, quindi, il pancreas libera insulina, il tessuto adiposo leptina; all’arrivo di questi segnali di sazietà al cervello, l’ipotalamo affida la risposta all’ormone alfa-msh (l'ormone che stimola i melanociti), prodotto dall’ipofisi il quale tramite il sistema nervoso autonomo manda al fegato il segnale di bloccare la liberazione di glucosio e al pancreas quello di ridurre la produzione di insulina. Analogamente, nel caso di sensazione di fame, l'ipotalamo rilascia il neuropeptide Y che esercita un ruolo importante nella regolazione del bilancio energetico, essendo un forte stimolatore dell’assunzione di cibo e dell’accumulo energetico.  Il neuropeptide Y partecipa anche regolazione della pressione sanguigna – è un vasocostrittore –  e alla regolazione del metabolismo del colesterolo. La cosa singolare è che le persone obese hanno alti livelli di insulina, per la cosiddetta "resistenza insulinica", ma anche alti livelli di leptina, l'ormone della sazietà: evidentemente con l'aumento del peso si riducono i recettori della leptina nel cervello e viene a mancare la regolazione automatica del controllo della sazietà e, quindi, del peso.  Un altro problema per gli obesi potrebbe essere la ridotta attività dell'ormone alfa-msh, associata ad aumento di peso e a modifiche nella produzione pancreatica di insulina.

L’ormone della fame è la grelina o gh-relina, prodotto dalle cellule presenti sul fondo dello stomaco umano. La grelina stimola l'appetito - i suoi livelli aumentano prima dei pasti e calano circa un'ora dopo - e agisce sull'ipofisi anteriore contribuendo alla secrezione dell'ormone della crescita. L’ipotalamo da un lato contiene i recettori per la grelina prodotta dallo stomaco, dall’altro è anche in grado di sintetizzarla. A ulteriore riprova del collegamento cervello-apparato digerente, la grelina sembra essenziale per l'adattamento cognitivo nel cambiare ambienti e nei processi di apprendimento.