Celulele Purkinje și cerebelul au o existență reciprocă. Acești neuroni mari se află în cerebel, unde ajută la reglarea mișcării motorii. Există un număr mare de dendrite aranjate într-o structură asemănătoare unui copac găsite în celulele Purkinje. Dendritele primesc informații de la alți neuroni și instruiesc celulei dacă ar trebui sau nu să transmită un mesaj altor neuroni.
Cerebelul este aranjat pe mai multe niveluri, cu celule Purkinje situate la cel mai profund nivel. Aceste celule specializate primesc informații de la toate celelalte niveluri și integrează input de la restul cerebelului. Celulele Purkinje sunt singura sursă de ieșire a cerebelului. Există o legătură importantă între celulele Purkinje și cerebel, deoarece aceste celule lasă această zonă să trimită mesaje către restul creierului.
Pe lângă coordonarea informațiilor din cerebel, celulele Purkinje primesc și semnale din alte zone ale creierului și din măduva spinării. Se crede că aceste semnale conțin informații senzoriale și semnale de planificare motorie care ar putea influența mișcarea motorie. Cele mai multe dintre aceste semnale sunt excitatoare, ceea ce înseamnă că încurajează celula primitoare să treacă de-a lungul propriului semnal. Celulele Purkinje transmit totuși semnale inhibitoare, care ar putea oferi un indiciu cu privire la rolul lor.
Modul exact în care celulele Purkinje și cerebelul funcționează împreună nu este încă pe deplin înțeles. Cerebelul poate utiliza aceste celule ca un fel de interpret. Celulele Purkinje primesc aport excitator direct și indirect de la trunchiul cerebral, măduva spinării și medulara, dar au un efect inhibitor. Acest fapt i-a determinat pe cercetători să teoretizeze că celulele Purkinje aranjează acest volum mare de informații și îl integrează. Îndepărtează zgomotul de fond și trimit mesaje inteligibile care conțin doar conținut esențial către restul creierului.
Indicii despre relația dintre celulele Purkinje și cerebel pot fi găsite prin studierea bolilor care afectează aceste celule. Abiotrofia cerebeloasă este o boală care ucide celulele Purkinje în timpul nașterii. Animalele cu această boală manifestă o lipsă de conștientizare a poziției membrelor în timpul mersului, mișcare necoordonată, tremor, probleme cu evaluarea distanței și mers anormal la mers.
Unele boli observate la oameni, cum ar fi boala Niemann-Pick, pot provoca simptome similare. Aceste simptome specifice indică faptul că celulele Purkinje integrează informații referitoare la orientarea spațială a corpului, controlul și coordonarea mișcărilor motorii și pozițiile relative ale părților corpului. Prin urmare, celulele Purkinje și cerebelul lucrează împreună pentru a compila volume de informații și pentru a instrui corpul cum să coordoneze mișcările pe baza acestor informații.