В старой и новой коре мозжечка, также как и коре больших полушарий, существуют четкие соматотопические проекции тела. Кора состоит из трех слоев, суммарная толщина которых примерно 0,8 – 0,9 мм. Самый наружный слой нейронов называется молекулярным, средний – ганглиозным, а внутренний – зернистым (гранулярным).
В коре мозжечка различают пять основных типов нейронов, причем все нейроны за исключением клеток-зерен – тормозные, т.е. их аксоны образуют на других клетках синапсы, под действием которых постсинаптические нейроны ослабляют свою активность.
Ганглиозный слой. состоит из клеток Пуркинье. Это крупные (диаметром ~ 60 мкм) клетки грушевидной формы. От клеток Пуркинье вверх в молекулярный слой отходят два-три сильно ветвящихся дендрита. Характерно, что все ветви дендритов располагаются в одной плоскости, перпендикулярной направлению извилин мозжечка. Аксоны клеток Пуркинье идут вглубь мозжечка в белое вещество и заканчиваются на клетках ядер мозжечка.
Зернистый слой. Во внутреннем (зернистом) слое лежат клетки-зерна, самые мелкие клетки нервной системы, их диаметр 4–8 мкм. Количество зернистых клеток огромно – в 1 мм кубическом их 2,8×106. Эти клетки имеют 3–4 коротких дендрита, заканчивающихся концевыми ветвлениями в виде лапки птицы, них образуют возбуждающие синапсы мшистые волокна, формируя характерные структуры – гломерулы (клубочки) мозжечка. Аксоны клеток-зерен идут в молекулярный слой и в нем Т-образно ветвятся. Ветви идут параллельно поверхности коры вдоль извилин мозжечка, образуя систему параллельных волокон. Они пересекают плоскости ветвления дендритов клеток Пуркинье и образуют с ними, а также с дендритами всех остальных клеток мозжечка, синапсы. Кроме зернистых клеток, во внутреннем слое коры мозга есть клетки Гольджи. Их дендриты поднимаются в молекулярный слой, где контактируют с параллельными волокнами. Аксоны этих клеток образуют тормозные синапсы на клетках-зернах.
В наружном (молекулярном) слое находятся дендриты клеток Пуркинье и клеток Гольджи, а также аксоны клеток-зерен (параллельные волокна). Кроме того, здесь есть два типа тормозных нейронов – корзинчатые и звездчатые. Корзинчатые нейроны лежат в нижней части молекулярного слоя. Это мелкие (10 – 15 мкм) клетки с тонкими длинным дендритами. Их аксоны идут параллельно поверхности коры. От аксонов отходят коллатерали, которые оплетают тела клеток Пуркинье, образуя характерную систему корзинок. Звездчатые клетки лежат выше корзинчатых. Их аксоны образуют одиночные синапсы на телах и дендритах клеток Пуркинье.