เซรีเบลลินเป็นโปรตีนที่มีบทบาทสำคัญในระบบประสาท โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการทำงานของซินแนปส์และการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาท มีการศึกษาหลักเกี่ยวกับความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของสมองและผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อโรคทางระบบประสาท การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเซรีเบลลินมีความสำคัญต่อการก่อตัวและการบำรุงรักษาซินแนปส์ โดยเฉพาะในส่วนของสมองน้อย (cerebellum) ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวและการประสานงาน

ในการวิจัยทางการแพทย์ เซรีเบลลินกำลังถูกสำรวจถึงความเชื่อมโยงกับภาวะต่าง ๆ เช่น โรคจิตเภท (schizophrenia) โรคออทิสติก (autism) และโรคพัฒนาการทางระบบประสาทอื่น ๆ การทำความเข้าใจหน้าที่ของมันอาจนำไปสู่การพัฒนาการรักษาแบบเฉพาะเจาะจงสำหรับภาวะเหล่านี้ นอกจากนี้ บทบาทของเซรีเบลลินในการปรับตัวของซินแนปส์ (synaptic plasticity) ทำให้มันเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่เป็นไปได้สำหรับโรคเสื่อมถอยของระบบประสาท เช่น โรคอัลไซเมอร์ ซึ่งการสูญเสียซินแนปส์เป็นลักษณะสำคัญ

ในเภสัชวิทยา เซรีเบลลินอาจเป็นเป้าหมายสำหรับการพัฒนายาที่มุ่งปรับเปลี่ยนกิจกรรมของซินแนปส์หรือรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของซินแนปส์ การศึกษาของมันยังมีส่วนช่วยในการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ที่กว้างขึ้น เพื่อไขปริศนาความซับซ้อนของการทำงานและการเชื่อมต่อของสมอง โดยรวมแล้ว เซรีเบลลินมีแนวโน้มที่จะช่วยพัฒนาวิธีการวินิจฉัยและการรักษาทั้งในด้านประสาทวิทยาและจิตเวชศาสตร์