Tagumine väikeaju, väikeaju suurim sagar, on osa, mis asub selles ajuosas primaarse lõhe all. See on väikeaju kõige hiljuti arenenud osa, mida leidub ainult imetajatel. Inimestel asub see väikeaju põhjas, medulla ja seljaaju lähedal. Selle ajusagara peamine ülesanne on liigutuste peenhäälestus. Seda piirkonda nimetatakse ka neotserebellumiks, mis mängib rolli liikumise planeerimisel ja teostamisel kooskõlas teiste ajupiirkondadega.
Nagu ka väikeaju teistes osades, arvatakse, et suurem osa väikeaju tagumise aktiivsuse aktiivsusest toimub ilma teadliku mõtlemiseta. Seda on pikka aega tuntud kui ajupiirkonda, mis kontrollib jõu suurust, suunda ja muid liikumise keerukusi. Neuraalsete ühenduste silmus selle ajusagara ja ajukoore vahel reguleerib liikumist, säilitades selle täpsuse. Infot silmadest, kõrvadest ja lihastest saadakse väikeaju tagumises osas, aidates kaasa koordinatsioonile. See teave võimaldab väikeaju tagumisel liigutusi kooskõlastada muutuvate tingimustega, võimaldades kiireid reageeringuid.
Lisaks liikumise peente aspektide kontrollimisele algatab ja peatab see ajusagara ka liikumise. Selline liikumise ajastus annab imetajatele suurema täpsuse selliste oluliste tegevuste ajal nagu jahipidamine või röövloomadest kõrvalehoidmine. Väikeaju tagumine osa on samuti tihedalt seotud uute liigutuste õppimisega ja nende täiustamisega. Olenemata sellest, kas tegemist on kõndima õppiva beebi või uut manöövrit harjutava sportlasega, on see ajuosa uute motoorsete oskuste täiustamisel hädavajalik.
Väikeaju tagumise osa kahjustus võib põhjustada koordinatsiooni puudumist. Liikumine võib olla halvasti ajastatud, suunatud või ebaregulaarse rütmiga. Tahtmatud liigutused võivad suureneda, kuna see ajusagara takistab ka tarbetuid liigutusi. Vigastused, insuldid või haigused, mis mõjutavad väikeaju tagumist osa, võivad põhjustada tasakaalu kaotuse ja võimetuse püsida paigal ja stabiilsena. Väikeajukahjustuse all kannatav inimene võib tunduda purjus.
Uurides väikeaju kahjustuste või kõrvalekallete tagajärgi, on teadlased selle ajuosa funktsioonide kohta rohkem teada saanud. Nad usuvad, et väikeaju tagumine osa võib teatud kognitiivsetes ja käitumuslikes funktsioonides olla aktiivne. Kognitiivsed funktsioonid, nagu töömälu, sõnade meelde tuletamise võime ja planeerimine, on kahjustatud, kui see ajuosa on kahjustatud. Uuringud on leidnud, et mõnel autismi ja tähelepanupuudulikkusega hüperaktiivsushäirega (ADHD) patsientidel on tavalisest väiksemad tagumised väikeajud, mis võib viidata selle ajusagara laiemale rollile tunnetuses ja käitumises.