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Le cervelet (du cerebellum, « petit cerveau ») est une structure de l'encéphale des vertébrés qui joue un rôle important dans le contrôle moteur et est impliqué, dans une moindre mesure, dans certaines fonctions cognitives, telles que l'attention, le langage et la régulation des réactions de peur et de plaisir. Le cervelet n'est généralement pas à l'origine du mouvement, il contribue à la coordination et la synchronisation des gestes, et à la précision des mouvements. Il reçoit des signaux en provenance des différents systèmes sensoriels, ainsi que d'autres parties du cerveau et de la moelle épinière. Il intègre ces signaux pour ajuster au mieux l'activité motrice. En plus de son rôle direct dans le contrôle moteur, le cervelet est nécessaire pour différents types d'apprentissages moteurs, le plus remarquable étant l'apprentissage de l'ajustement aux variations dans les relations sensorimotrices. Du fait de ces fonctions d'ajustement, des dommages au cervelet ne provoquent pas la paralysie, mais des troubles dans la précision des mouvements, l'équilibre, la posture ou l'apprentissage moteur. Anatomiquement, le cervelet apparaît comme une structure isolée, située sous les hémisphères cérébraux et derrière le tronc cérébral. La surface du cervelet est couverte de stries parallèles très rapprochées, qui contrastent fortement avec les circonvolutions larges et irrégulières du cortex cérébral. Ces stries parallèles dissimulent le fait que le cervelet est constitué d'une couche mince et continue de tissu nerveux, le cortex cérébelleux, fortement replié sur lui-même, tel un accordéon, ce qui lui donne cet aspect caractéristique. Le cortex cérébelleux présente plusieurs types de neurones rangés très régulièrement, les plus importants étant les cellules de Purkinje et les cellules granulaires. Ce réseau complexe de neurones permet une remarquable capacité de traitement du signal. Néanmoins, l'essentiel des signaux efférents est dirigé vers un ensemble de petits noyaux cérébelleux profonds, à l'intérieur du cervelet.

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Le cortex cérébral (ou écorce cérébrale), d'origine prosencéphalique, est la substance grise périphérique des hémisphères cérébraux. Il se compose de trois couches (pour l'archi- et le paléocortex) à six couches (pour le néocortex) renfermant différentes classes de neurones, d'interneurones et de cellules gliales. Le cortex peut être segmenté en différentes aires selon des critères cytoarchitectoniques (nombre de couches, type de neurones), de leur connexions, notamment avec le thalamus, et de leur fonction.

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