Der Nucleus dentatus ist sowohl anatomisch als auch funktionell ein integraler Bestandteil der Kleinhirnregion des menschlichen Gehirns. Es ist eines der vier Paare tiefer Kleinhirnkerne, die komplizierte Gehirnfunktionen koordinieren. Jeder Kern hat Axone, die in den Hirnstamm projizieren, die Nachrichten senden, die vom Zentralnervensystem (ZNS) empfangen werden sollen. Der Nucleus dentatus ist zum Teil für die Koordination und Initiierung willkürlicher Bewegungen im peripheren Nerven- und Skelettmuskelsystem verantwortlich. Bestimmte Regionen des Nucleus dentatus sind dafür bestimmt, mit bestimmten ZNS-Systemen zu kommunizieren, was zur Weiterentwicklung willkürlicher Bewegungen und autonomer Denkprozesse führt. Der Nucleus dentatus ist von einer darüber liegenden Großhirnrinde bedeckt, und in einigen Fällen wird die Kombination dieses Gewebes und des Kerns als Kleinhirn bezeichnet.
Die dorsale Seite des Kerns ist das motorische Zentrum. Es empfängt Signale von den afferenten oder eingehenden Signalen des ZNS. Dieser Bereich wird größtenteils von spezialisierten Zellen, den Purkinje-Zellen, kontrolliert und aufrechterhalten, die sich im gesamten Körper befinden. Das Kleinhirn hat jedoch die höchste Konzentration an Purkinje-Zellen, die eine ausgeprägte Schicht bilden, die die Kleinhirnfunktionen integriert und „ankurbelt“, indem sie erregende und hemmende Signale entlang der ausgedehnten und verlängerten dendritischen Axone der Purkinje-Zellen sendet. Diese Verbindung ermöglicht es dem Kleinhirn, motorische Funktionen in den Muskeln auszuführen, die in der Skelettmuskulatur innerviert werden. Afferenter sensorischer Input vom ZNS aktiviert zunächst die dorsale Seite des Nucleus dentatus.
Das Kleinhirn gilt als einer der wichtigsten und grundlegendsten Teile der menschlichen Anatomie. Das gesamte System, das die tiefen Kleinhirnkerne enthält, mündet in einen einzigen anatomischen Auslass im Großhirn. Das Kleinhirn benötigt den sensorischen Input vom Nucleus dentatus, um mit jedem Teil des Körpers zu kommunizieren, einschließlich Bereichen innerhalb des Gehirns selbst, die kohärentes und kreatives Denken bilden und konzipieren. Die ventrale Seite des Nucleus dentatus ist hauptsächlich für die höhere Kleinhirnfunktion verantwortlich. Zum Beispiel hängt die Wahrnehmung und komplizierte Manöver von Skelettmuskelbewegungen, wie zum Beispiel Klavierspielen oder Tanzen, von der optimalen Funktion der tiefen Kerne ab.
Alle Eingaben vom ZNS müssen über die zerebrale Bahn erfolgen. Bevor afferente Signale vom Nucleus dentatus verarbeitet und organisiert werden, sind sie zu „rauh“, um normal zu funktionieren. Einige Erkrankungen des Gehirns, wie die Neurofibromatose, können die Funktion der Hirnbahn und des Nucleus dentatus beeinträchtigen. Bei der Neurofibromatose bilden sich Läsionen am Nucleus dentatus, die bei unbehandeltem Krankheitsverlauf schwere Skelett- und kognitive Dysfunktionen verursachen. Die Alzheimer-Krankheit kann auch mit einer Dysfunktion der tiefen Kleinhirnkerne korrelieren.