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La surface du cervelet est incisée de profonds sillons délimitant des lobules, eux-mêmes subdivisés en lamelles par des sillons moins importants.

Le cortex cérébelleux est fait d’une mince couche de substance grise qui revêt la substance blanche ; celle-ci présente une disposition arborescente caractéristique avec une masse blanche centrale d’où partent des faisceaux qui constituent les axes des lobules et lamelles.

La substance grise du cortex cérébelleux montre trois couches bien distinctes qui sont, de la périphérie vers la profondeur :

  • la couche moléculaire, pauvre en cellules (cellules étoilées, cellules à corbeille). La reconnaissance de ces types cellulaires nécessite la mise en évidence de leurs prolongements par des méthodes appropriées, imprégnation argentique par exemple ; c’est une couche d’association entre axones et dendrites des différentes cellules du cortex ;
  • la couche des cellules de Purkinje, cellules volumineuses, piriformes, munies d’un arbre dendritique étalé en espalier dans la couche moléculaire, dans un plan perpendiculaire à l’axe des lamelles
  • la couche des grains, constituée de très nombreux neurones à corps cellulaire petit (environ à 5 mirons).

Cette couche contient aussi des cellules plus volumineuses, peu nombreuses, les cellules de Golgi, et les glomérules cérébelleux, formations synaptiques d’apparence éosinophile.