Purkinje rakud ja väikeaju eksisteerivad vastastikku. Need suured neuronid asuvad väikeajus, kus nad aitavad reguleerida motoorset liikumist. Purkinje rakkudes on puutaolise struktuurina paigutatud suur hulk dendriite. Dendriidid saavad teavet teistelt neuronitelt ja juhendavad rakku, kas see peaks edastama sõnumi teistele neuronitele või mitte.
Väikeaju on paigutatud mitmel tasandil, Purkinje rakud asuvad sügavaimal tasemel. Need spetsiaalsed rakud saavad teavet kõigilt teistelt tasanditelt ja integreerivad sisendit ülejäänud väikeajult. Purkinje rakud on väikeaju ainus väljundallikas. Purkinje rakkude ja väikeaju vahel on oluline seos, kuna need rakud lasevad sellel alal saata sõnumeid ülejäänud ajule.
Lisaks väikeaju teabe koordineerimisele saavad Purkinje rakud signaale ka teistest ajupiirkondadest ja seljaajust. Arvatakse, et need signaalid sisaldavad sensoorset teavet ja motoorse planeerimise signaale, mis võivad mõjutada mootori liikumist. Enamik neist signaalidest on ergastavad, mis tähendab, et nad julgustavad vastuvõtjarakku oma signaali edasi andma. Purkinje rakud edastavad aga inhibeerivaid signaale, mis võivad anda aimu nende rollist.
Purkinje rakkude ja väikeaju koos toimimise täpne viis pole veel täielikult teada. Väikeaju võib neid rakke kasutada omamoodi tõlgina. Purkinje rakud saavad otsest ja kaudset ergastavat sisendit ajutüvest, seljaajust ja medullast, kuid neil on inhibeeriv väljund. See asjaolu on pannud teadlasi teoretiseerima, et Purkinje rakud korraldavad selle suure teabemahu ja integreerivad selle. Nad rohivad välja taustmüra ja saadavad ülejäänud ajule arusaadavaid sõnumeid, mis sisaldavad ainult olulist sisu.
Vihjeid Purkinje rakkude ja väikeaju vaheliste seoste kohta võib leida neid rakke mõjutavate haiguste uurimisel. Väikeaju abiotroofia on haigus, mis tapab Purkinje rakke umbes sünnihetkel. Seda haigust põdevatel loomadel on vähene teadlikkus oma jäsemete asendist kõndimisel, koordineerimata liigutused, värinad, probleemid kauguse hindamisega ja ebanormaalne kõnnak kõndimisel.
Mõned inimestel esinevad haigused, nagu Niemann-Picki tõbi, võivad põhjustada sarnaseid sümptomeid. Need konkreetsed sümptomid viitavad Purkinje rakkudele, mis integreerivad teavet keha ruumilise orientatsiooni, motoorsete liigutuste juhtimise ja koordineerimise ning kehaosade suhtelise asendi kohta. Seetõttu töötavad Purkinje rakud ja väikeaju koos teabemahtude kogumiseks ja juhendavad keha selle teabe põhjal liigutusi koordineerima.