בלטינית פירוש המילה cerebellum מוח קטן. המוח הקטן הוא אזור המוח האחורי השולט על תיאום התנועה, איזון, שיווי משקל ו שריר טון. כמו קליפת המוח, המוח הקטן מורכב חומר לבן ושכבה דקה וחיצונית של חומר אפור מקופל בצפיפות. לשכבה החיצונית המקופלת של המוח הקטן (קליפת המוח המוחית) יש קפלים קטנים וקומפקטיים יותר מאלו של קליפת המוח. המוח הקטן מכיל מאות מיליוני נוירונים לעיבוד נתונים. זה מעביר מידע בין שרירי גוף לאזורים בקליפת המוח המעורבים בשליטה מוטורית.
ניתן לחלק את המוח הקטן לשלושה אונות המתאמות מידע שהתקבל מה- עמוד שדרה ומאזורים שונים במוח. האונה הקדמית מקבלת קלט בעיקר מחוט השדרה. האונה האחורית מקבלת קלט בעיקר מה- גזע מוח וקליפת המוח. האונה הווסתית מקבלת קלט מגרעיני הגולגולת של עצב הווסטיבולרי. העצב הווסטיבולרי הוא מרכיב של עצב הגולגולת הווסטיבולוקו-קלינית. העברת אותות כניסה ויציאה עצבית מהמוח הקטן מתרחשת דרך חבילות של סיבי עצב הנקראים peduncles cerebral. צרורות עצבים אלה עוברים דרך המוח התיכון מחבר את המוח הקדמי ואת המוח האחורי.
המוח הקטן מעבד מידע מהמוח ו מערכת העצבים ההיקפית לאיזון ושליטה בגוף. פעילויות כמו הליכה, הכאת כדור ומשחק משחק וידאו כוללות את המוח הקטן. המוח הקטן עוזר לנו לשלוט במוטוריקה עדינה תוך כדי עיכוב של תנועה לא רצונית. זה מתאם ומפרש מידע חושי על מנת לייצר תנועות מוטוריות עדינות. כמו כן, הוא מחשב ומתקן פערים מידע על מנת לייצר את התנועה הרצויה.
פגיעה במוח הקטן עלולה לגרום לקושי בשליטה מוטורית. לאנשים יכולים להיות בעיות בשמירה על שיווי משקל, רעידות, חוסר טונוס שרירים, קשיי דיבור, חוסר שליטה על תנועת העיניים, קושי בעמידה זקופה וחוסר יכולת לבצע מדויק תנועות. המוח הקטן עלול להיפגע עקב מספר גורמים. רעלים הכוללים אלכוהול, סמים או מתכות כבדות עלולים לגרום נזק לעצבים במוח הקטן המוביל למצב הנקרא אטקסיה. אטקסיה כוללת אובדן שליטת שרירים או תיאום תנועה. נזק למוח הקטן יכול להופיע גם כתוצאה משבץ מוחי, פגיעת ראש, סרטן, שיתוק מוחין, זיהום ויראלי, או מחלות ניווניות של מערכת העצבים.
המוח הקטן כלול ב- חלוקת המוח קרא המוח האחורי. המוח האחורי מחולק לשתי אזורי משנה הנקראים metencephalon ו- myelencephalon. המוח הקטן ו פונס נמצאים באזור העליון של המוח האחורי המכונה המטנספלון. באופן קיצוני, הפונס הוא קדמי למוח הקטן ומעביר מידע חושי בין המוח הקטן למוח הקטן.