在延髓的上部，
锥体的背外侧有一囊形的灰质团，叫下橄榄核。核外面呈卵圆形膨隆，叫橄榄体。下橄榄核接受纹状体、中脑网状结构和红核等处来的纤维。它发出橄榄小脑束走向对侧，在延髓的背外侧，积聚上行终止于小脑。此核是小脑的重要中继核。
下橄榄核位于橄榄体内，是到小脑的重要中继核，是一个皱褶袋状细胞层，其内包有白质。开口向内侧，称下橄榄核门。在门的内侧有一灰质板，称内侧副橄榄核。在下橄榄核的背侧，也有一灰质板，称背侧副橄榄核。主核由较小的圆形或梨形细胞组成，具有许多短而多支的树突，其轴突自门发出，向内穿经内侧丘系，一部分穿过和一部分绕过对侧的下橄榄核。再集合成一些小束，继而穿过或绕过三叉神经脊束及其核，进入绳状体，组成橄榄小脑纤维。橄榄副核和主核内侧部最古老，称旧橄榄，其纤维终于小脑蚓部；主核外侧大部为新橄榄，其纤维终于小脑半球。下橄榄核周围包绕着密集的有髓纤维，称橄榄囊，它主要由起始于大脑皮质、尾状核、苍白球和红核的下行纤维束形成。皮质橄榄纤维始自额、顶、颞和枕叶的皮质，大部纤维随皮质脊髓束下降，主要终于两侧主核的腹侧部；来自尾状核和苍白球的纤维，主要终于两侧主核的背侧部；红核橄榄纤维终于同侧主核的背侧部；来自中脑中央灰质的纤维，大部终于同侧下橄榄核的腹侧部。脊髓橄榄束大部终于背侧和内侧的副橄榄核。
小脑是不成对的结构，人的小脑是后脑中最大的部分，位于颅后窝内、大脑两半球枕叶的下方、脑桥和延髓的背侧面。小脑上面平坦，下面隆凸，中间缩窄的部分是蚓部，两侧膨隆的是小脑半球。小脑表面有许多平行的沟，把小脑分成若干叶。小脑表面被覆一层灰质，称小脑皮质；小脑内部为白质，称小脑髓质。在髓质内有灰质团，称小脑中央核。按功能，小脑分为前叶、后叶和绒球小结叶。
小脑借三对小脑脚与脑干相连，小脑下脚(绳状体)由来自脊髓和延髓的进入小脑的纤维组成；小脑中脚(脑桥臂)由脑桥核到小脑的纤维组成；小脑上脚(结合臂)主要由小脑中央核发出的远心纤维组成，它主要终于红核和丘脑外侧核。
小脑机能相当复杂，主要机能是有机体在静力性或动力性运动中小脑参与原动肌和对抗肌之间的共济作用，从而保持身体平衡；调节肌肉的紧张、协调肌肉的运动，主要是协调身体的随意运动。如小脑受到损害，病人平衡失调，站立时身体摇摆不稳，步行蹒跚，有跌倒的趋势。此外，小脑对内脏的机能也有一定的影响。如果刺激小脑，可出现一系列交感神经兴奋现象，如瞳孔散大、血压增高、疲劳肌肉恢复工作能力等。
肥大性下橄榄核变性又称为肥大性橄榄核变性，是中脑、脑桥或小脑原发病灶累及三角中齿状核—红核—下橄榄核神经通路时，延髓下橄榄核失去上游神经元经突触传入的神经冲动，引起的一种继发性跨突触变性。多继发于脑桥、中脑或小脑的出血、梗死、肿瘤或创伤性病变，颅脑MRI显示延髓腹外侧下橄榄核区局限性T2WI高信号，伴或不伴橄榄体积增大。HOD在临床上较少见，HOD患者除了原发性病变所导致的症状外，出现一些特征性症状：腭肌阵挛、眼震、复视、共济失调、肢体阵挛，严重时可有颈部肌肉及膈肌阵挛。当颅脑MRI发现下橄榄核部位异常改变，同时合并有齿状核—红核—下橄榄核通路病变时，则支持HOD诊断。
肥大性下橄榄核变性是一种跨突触的神经元变性，由齿状核—红核—橄榄核环路受损所致，多继发于脑干或小脑损伤后，患者多出现腭肌阵挛、眼震、复视、共济失调、肢体阵挛等临床表现，颅脑MRI可见下橄榄核区T2加权高信号、T1加权低或等信号。