有许多证据表明，小脑在某些类型的动作学习中扮演着重要角色。小脑参与的任务中，最明确的是那些需要精细调节的动作执行。学习过程究竟是发生在小脑自身内部，或者它只是给予信号以促进脑的其他结构进行学习，人们还存在争议。将学习过程归于小脑回路的大部分理论都是大卫·马尔和阿尔布斯（James Albus）的观点的延伸。他们认为，爬行纤维提供指导信号，用于引导平行纤维-浦肯野细胞的突触塑造。马尔假设，爬行纤维的输入会导致同步激活的平行纤维输入得到强化。大部分之后的小脑学习模型都是采用了阿尔布斯的假设，即爬行纤维的激活是