Neuron, 2025年（Perspective論文）
The layer 6b theory of attention (注意の大脳皮質6b層理論)
Timothy A. Zolnik et al.
Institute for Biochemistry, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Germany
Summary
Could a long-overlooked cortical layer hold the key to attention? Essential for our perception and everyday experience, attention is thought to depend on precisely controlled feedback loops between cortical layer 5 and the higher-order thalamus. However, despite their critical importance, the circuits that precisely control these “attention loops” remain poorly understood. Interestingly, recent advances revealed that the deepest cortical neurons, layer 6b (L6b), may be a powerful yet previously unrecognized conductor of these feedback loops. L6b is positioned at the intersection of top-down cortical drive and convergent neuromodulation and its projections appear uniquely equipped to precisely control these loops. Here, we propose the L6b attention theory (LAT), a circuit-based model that complements and extends existing theories of attention. LAT suggests that this overlooked layer is a missing link in our understanding of attention and cognition, offering new insights into neuropsychiatric disorders and how we understand our mental state.
長年見過ごされてきた皮質層が注意の鍵を握るのか？知覚や日常体験に不可欠な注意機能は、大脳皮質第5層と高次視床との精密に制御されたフィードバックループに依存すると考えられている。しかし、その重要性にもかかわらず、これらの「注意ループ」を精密に制御する回路は未だ十分に解明されていない。興味深いことに、最近の進展により、最も深層にある皮質6b層（L6b）が、これまで認識されていなかった強力なフィードバックループの伝導体である可能性が明らかになった。L6bはトップダウンの皮質駆動と収束性神経調節の交差点に位置し、その投射はこれらのループを精密に制御するために特化した構造を有しているように見える。本稿では、既存の注意理論を補完・拡張する回路ベースモデルとして「L6b注意理論（LAT）」を提唱する。LATは、この見過ごされてきた層が注意と認知の理解における欠落リンクであり、神経精神疾患や自己の精神状態の理解に関する新たな知見を提供すると示唆する。
Keywords
layer 6b, attention, thalamocortical circuits, neuromodulation, orexin, working memory, higher-order thalamus, synaptic facilitation, apical dendrites, perceptual binding
Results
本論文でまとめられている結果（Results）として示される知見は、L6bが注意を支える高次視床皮質ループ（CTCループ）の制御において中核的な役割を果たすことを一貫して示している。具体的には、L6bは高次視床（HoT）と大脳皮質第5層の外皮質投射型錐体ニューロン（L5-ET）の両方を同時に直接支配する唯一の皮質層であり、その出力はCTCループの活動状態を強力に規定することが示されている。L6b錐体ニューロンは、活動とともに強まる促通性シナプスを介してCTCループの両ノードを興奮させ、活動中に急速に弱まるCTCループ自身のシナプス結合を補償することで、ループ活動を一過性から持続的な状態へと安定化させる。一方、L6b非錐体性グルタミン酸ニューロンはL5錐体ニューロンの頂上樹状突起（タフト）を特異的に標的とし、NMDAスパイクを介してバースト発火を誘導することで、休止していたCTCループを迅速に起動する「注意のトリガー」として機能し得ることが示唆されている。さらにL6bは、オレキシンを中心とする覚醒・注意関連神経修飾入力と、高次皮質からのトップダウン入力が収束する特異な位置にあり、神経修飾による状態依存的な興奮性調節と、皮質フィードバックによる選択的制御を統合することで、CTCループをミリ秒単位で精密にオン・オフ制御できる回路的基盤を備えている。これらの結果を総合すると、L6bは注意の開始、選択的強調、持続という主要な側面を、異なる細胞亜型とシナプス特性を通じて実装する中枢的ハブとして機能し、注意に伴う皮質・視床ネットワークのダイナミクスを決定づけることが示されている。
Discussion
本論文のDiscussionでは、L6b注意理論（LAT）が既存の注意理論を否定するのではなく、それらを具体的な神経回路基盤に落とし込む枠組みを提供する点が強調されている。LATは、注意がどのようにして選択され、増幅され、持続されるのかという問題に対し、L6bという特定の皮質層を中心とした視床皮質回路によって説明を与えるものであり、biased competition理論やnormalizationモデルで想定されてきた「選択的強調」や「資源の偏り」を、L6bによる特定CTCループの精密な増幅として自然に実装できると論じられている。また、前頭・頭頂皮質と視床を結ぶ大域的ネットワーク同期を重視する回路・振動モデルに対しては、L6bが高次視床を駆動することでガンマ帯同期を促進し、注意に伴う広域的な機能的結合を成立させる要となる可能性が示されている。さらに予測符号化理論（predictive coding）において仮定されてきた「精度重み付け（precision weighting）」の実体として、トップダウン皮質入力と神経修飾入力が収束するL6bが有力な候補であると提案され、L6bが特定のCTCループの利得を高めることで、予測誤差が意識的処理に優先的に反映されるという統一的解釈が与えられている。総じてDiscussionでは、LATが注意を単なる抽象的機能としてではなく、L6bを介した視床皮質回路の動的制御現象として再定義し、注意・作業記憶・知覚統合といった高次認知機能を共通の回路原理で結びつける理論的基盤を提供することが示されている。
