随着微波发射源的广泛应用,微波长期复合暴露给职业人员带来的健康威胁日益受到研究人员的关注。脑是微波辐射最敏感的靶器官之一,学习和记忆功能是大脑的重要功能,海马是与学习和记忆功能联系紧密的脑组织。近来研究表明,突触可塑性是学习和记忆功能的细胞机制之一。另外,组学技术在机制研究与敏感基因靶标寻找领域的应用日渐增多。但对于应用广泛的S与X波段微波相关研究仍存在空白,尤其是更加符合现实情况的长期复合暴露,其对生物的学习和记忆功能及突触可塑性的影响尚不明确,其敏感分子与影响机制尚待发掘。因此,本研究将探索S和X波段微波长期复合暴露致学习记忆功能及突触可塑性改变的敏感靶标及其分子机制。实验1将148只大鼠分为四组（假暴露组、S波段暴露组、X波段暴露组和复合微波暴露组）,通过莫里斯水迷宫实验、脑电图记录、光镜、透射电子显微镜、高尔基染色和大鼠在体海马长时程增强实验考察大鼠辐射后的学习和记忆功能及突触可塑性的改变。结果发现,与假辐射组相比,辐射组大鼠出现学习和记忆功能障碍,神经元活动受抑制,大鼠海马微观结构和突触结构损伤,海马神经元树突棘密度与成熟比例降低,长时程增强（LTP）诱导障碍。实验2采全转录组测序技术用寻找实验1中各组大鼠的海马组织中的差异信使RNA（m RNA）,从中筛选与认知功能密切相关的基因,并采用Q-PCR对差异化表达的m RNA进行组学筛选结果验证。结果发现各辐射组m RNA差异表达,差异表达m RNA的生物过程主要包括:动作电位的正向调节、抑制性突触组装、GABA能突触传递、短期记忆和长期记忆等;细胞定位主要包括:阳离子转运ATP酶复合物、突触后、GABA-A型受体复合物、钙通道复合物和树突膜等;承担的分子功能主要包括:钾离子逆向转运体活性、钠离子逆向转运体活性、钙依赖性蛋白结合、GABA门控氯离子通道活性、钙通道抑制剂活性等;涉及的信号通路主要包括:神经营养因子信号通路、多巴胺能突触、GABA能突触、长时程增强和谷氨酸能突触等。Npas4有望作为微波辐射致学习和记忆功能及突触可塑性损伤的生物标志物。实验3采用腺相关病毒载体对复合辐射后Npas4表达差异的大鼠海马CA3区域进行Npas4过表达调控,采用2（暴露条件:复合暴露vs假暴露）X2（病毒种类:过表达病毒vs对照病毒）将80只大鼠分为四组,通过水迷宫和LTP实验明确该基因在S和X波段微波长期复合暴露后大鼠学习和记忆功能及突触可塑性改变中的作用。结果发现与对照组相比,辐射+对照病毒组大鼠学习和记忆功能、海马突触结构及突触可塑性出现显著损伤;而与辐射+对照病毒组相比,辐射+过表达病毒组大鼠学习和记忆功能、海马突触结构及突触可塑性有显著恢复。综上所述,本研究通过三个实验发现Npas4在微波长期复合暴露致学习记忆功能及海马突触可塑性受损中发挥介导作用。