Placé en dérivation sur les voies longues, en particulier les voies motrices, le cervelet est bien plus qu'un petit cerveau « accessoire ». Né avec le système de la ligne latérale chez les poissons et les amphibiens, le système cérébelleux prend toute son importance chez les primates et l'homme avec l'extraordinaire développement du néocortex. Ces fonctions s'enrichissent ainsi à partir du contrôle d'un système sensoriel (ligne latérale, puis, vestibule) au contrôle général de la motricité, avec une fonction de comparateur (réalisé par le système olivo-cérébelleux) permettant la correction des mouvements lents et les adaptations posturales,et une fonction de générateur pour les mouvements balistiques notamment.

Le développement phylogénétique se produit curieusement en conservant une structure histologique du cortex extraordinairement monomorphe par rapport à celle du cortex cérébral. Cette organisation, quasi géométrique, a permis une excellente compréhension du fonctionnement physiologique élémentaire de chacun des neurones du cervelet.

Cette similitude anatomique et fonctionnelle n 'a pas empêché la mise en évidence de phénomènes de plasticité très intense et le modèle du cortex cérébelleux a permis la découverte d'une seconde facette inconnue de la maturation du système cérébelleux : la dépression rémanente (“long term depression”) qui représente une trace mnésique au même titre que la potentiation à long terme bien connue au niveau de l'hippocampe.

Ce chapitre insistera tout particulièrement sur l'organisation histologique du cortex cérébelleux, le fonctionnement élémentaire du neocervelet et sur la neurochimie du cervelet.

La connaissance du cervelet en fait un modèle privilégié pour l'étude de certains mutants auxquels il manque génétiquement une catégorie de neurones, et pour l'étude de l'effet de greffes neuronales au cours du développement. Ce dernier domaine, de même que les aspects cliniques des maladies du cervelet, ne seront pas abordés dans ce chapitre centré sur la neuro-anatomie fonctionnelle.