Abstract Presynaptic modulation is a fundamental process regulating synaptic transmission. Striatal indirect pathway projections originate from A2A- expressing spiny projection neurons (iSPNs), targeting the globus pallidus external segment (GPe) and control the firing of the tonically active GPe neurons via GABA release. It is unclear if and how the presynaptic GPCRs, GABA B and CB1 receptors, modulate iSPN-GPe projections. Here we used an optogenetic platform to study presynaptic Ca 2+ and GABAergic transmission at iSPN projections, using a genetic strategy to express the calcium sensor GCaMP6f or the excitatory channelrhodopsin (hChR2) on iSPNs. We found that P/Q-type calcium channels are the primary VGCC-subtype controlling presynaptic calcium and GABA release at iSPN-GPe projections. N-type and L-type VGCCs contribute to GABA release at iSPN-GPe synapses. GABA B receptor activation resulted in a reversible inhibition of presynaptic Ca 2+ transients (PreCaTs) and an inhibition of GABAergic transmission at iSPN-GPe synapses. CB1 receptor activation did not inhibit PreCaTs while inhibiting GABAergic transmission at iSPN-GPe projections. CB1 effects on GABAergic transmission persisted in experiments where Na V and K V 1 were blocked, indicating a VGCC- and K V 1 independent presynaptic mechanism of action of CB1 receptors. Taken together, presynaptic modulation of iSPN-GPe projections by CB1 and GABA B receptors is mediated by distinct mechanisms. Key Points P/Q-type are the predominant VGCC controlling presynaptic Ca 2+ and GABA release on the striatal indirect pathway projections GABA B receptor modulate of iSPN-GPe projections via a VGCC- dependent mechanism CB1 receptors modulate iSPN-GPe projections via a VGCC- independent mechanism

Neuronal activity is accompanied by a net outflow of potassium ions (K

Efficient and accurate nanocarrier development for targeted drug delivery is hindered by a lack of methods to analyze its cell-level biodistribution across whole organisms. Here we present Single Cell Precision Nanocarrier Identification (SCP-Nano), an integrated experimental and deep learning pipeline to comprehensively quantify the targeting of nanocarriers throughout the whole mouse body at single-cell resolution. SCP-Nano reveals the tissue distribution patterns of lipid nanoparticles (LNPs) after different injection routes at doses as low as 0.0005 mg kg-1-far below the detection limits of conventional whole body imaging techniques. We demonstrate that intramuscularly injected LNPs carrying SARS-CoV-2 spike mRNA reach heart tissue, leading to proteome changes, suggesting immune activation and blood vessel damage. SCP-Nano generalizes to various types of nanocarriers, including liposomes, polyplexes, DNA origami and adeno-associated viruses (AAVs), revealing that an AAV2 variant transduces adipocytes throughout the body. SCP-Nano enables comprehensive three-dimensional mapping of nanocarrier distribution throughout mouse bodies with high sensitivity and should accelerate the development of precise and safe nanocarrier-based therapeutics.