Lillhjärnancerebellumär en del av hjärnan. Den har framför allt hand om motorkoordination, kroppsställning och balans. Lillhjärnan är en del av hjärnan och ligger baktill i kraniet vid skallens bas under storhjärnanstrax bakom hjärnstammen som den är förbunden med.
Den har liksom storhjärnan två hemisfärer separerade av en fåra som kallas vermis cerebelli. Den kan delas in i lober och ytan är veckad. Trots att lillhjärnan bara har en storlek motsvarande cirka 10 procent av storhjärnans volym så innehåller den fler nervceller.
Lillhjärnan har riklig kontakt med storhjärnan och ryggmärgen via hjärnstammen och hjärnbryggan. Arteriellt försörjs lillhjärnan av 2 grenar som utgår från arteriae vertebrales höger och vänster och 4 grenar som utgår från arteria basilaris.
Histologiskt sett är lillhjärnan en struktur med tre tydliga cellager, med vit hjärnsubstans underst. I tvärsnitt ser man den grå barken samt den vita substansen bilda ett grenliknande mönster kallad livsträdet arbor vitae.
Den grå substansen barken kan indelas i tre lager. Senare forskning visar att lillhjärnan inte bara arbetar med sensori-motoriska funktioner såsom koordination utan även är involverad i en mängd processer som har med vårt tänkande och våra känslor att göra, bland annat syns hög aktivitet i lillhjärnan när man jämför saker, som strukturen på två olika sandpapper.
När man bara känner på ett sorts sandpapper, så ser man dock inte denna typ av aktivitet i lillhjärnan. De bästa ledtrådarna till lillhjärnans funktion kommer från undersökningar av effekterna av skador på den. Djur och människor vars lillhjärna fungerar dåligt uppvisar framför allt problem med motorisk styrning på samma sida av kroppen som den skadade delen av lillhjärnan.
Dessa individer kan fortsätta att röra sig men med försämrad precision; deras rörelser blir ryckiga och okoordinerade eller utförs med felaktig tajming. Ett standard-test för lillhjärnans funktion är att med ett finger beröra en punkt som befinner sig precis inom räckhåll.
En frisk person gör detta genom balans höger vänster snabbt förflytta fingret längs en rak linje mot målet. En person med skador i lillhjärnan utför en krokig rörelse som dessutom är betydligt långsammare. Man kan observera flera korrigeringar av rörelseriktningen längs vägen.
Brister som inte har med rörelseförmågan att göra är svårare att upptäcka. Därför har man för några decennier sedan dragit den allmänna slutsatsen att lillhjärnans grundläggande funktion är att kalibrera detaljerna i de rörelser som ska utföras, inte att sätta igång rörelser eller besluta vilka rörelser som ska utföras.
Före talet var den dominerande uppfattningen att lillhjärnans funktion handlade endast om motoriken. Nyare upptäckter har gjort att den uppfattningen har ifrågasatts. Metoder som visar vad som händer i hjärnan när den arbetar har påvisat interaktion mellan lillhjärnan och sådana områden i hjärnbarken som inte hanterar motoriken.
Det har också observerats ett antal olika symtom orelaterade till motorik hos personer med skador som tycks vara begränsade till lillhjärnan. Lillhjärnan består av ett stort antal relativt oberoende moduler.