As células de Purkinje e o cerebelo compartilham uma existência mútua. Esses neurônios grandes residem no cerebelo, onde ajudam a regular o movimento motor. Há um grande número de dendritos dispostos em uma estrutura semelhante a uma árvore, encontrada nas células de Purkinje. Os dendritos recebem informações de outros neurônios e instruem a célula se deve ou não transmitir uma mensagem a outros neurônios.
O cerebelo é organizado em vários níveis, com as células de Purkinje localizadas no nível mais profundo. Essas células especializadas recebem informações de todos os outros níveis e integram informações do restante do cerebelo. As células de Purkinje são a única fonte de saída do cerebelo. Existe uma conexão importante entre as células de Purkinje e o cerebelo, uma vez que essas células permitem que essa área envie mensagens para o resto do cérebro.
Além de coordenar as informações do cerebelo, as células de Purkinje também recebem sinais de outras áreas do cérebro e da medula espinhal. Pensa-se que esses sinais contenham informações sensoriais e sinais de planejamento motor que possam influenciar o movimento motor. A maioria desses sinais é excitatória, o que significa que eles incentivam a célula receptora a transmitir seu próprio sinal. As células de Purkinje transmitem sinais inibitórios, no entanto, que podem dar uma pista do seu papel.
A maneira exata como as células de Purkinje e o cerebelo funcionam juntos ainda não está totalmente esclarecida. O cerebelo pode utilizar essas células como uma espécie de intérprete. As células de Purkinje recebem estímulos excitatórios diretos e indiretos do tronco cerebral, medula espinhal e medula, mas têm produção inibitória. Esse fato levou os pesquisadores a teorizar que as células de Purkinje organizam esse grande volume de informações e as integram. Eles eliminam o ruído de fundo e enviam mensagens compreensíveis contendo apenas conteúdo essencial para o resto do cérebro.
Pistas sobre a relação entre as células de Purkinje e o cerebelo podem ser encontradas através do estudo de doenças que afetam essas células. A abiotrofia cerebelar é uma doença que mata as células de Purkinje na época do nascimento. Os animais com esta doença mostram falta de consciência da posição dos membros ao caminhar, movimento descoordenado, tremores, problemas na avaliação da distância e marcha anormal ao caminhar.
Algumas doenças observadas em humanos, como a doença de Niemann-Pick, podem causar sintomas semelhantes. Esses sintomas específicos apontam para as células de Purkinje que integram informações relacionadas à orientação espacial do corpo, controle e coordenação dos movimentos motores e às posições relativas das partes do corpo. As células de Purkinje e o cerebelo, portanto, trabalham juntos para compilar volumes de informações e instruir o corpo a coordenar os movimentos com base nessas informações.