En las últimas dos décadas, los brotes a gran escala de enfermedades infecciosas han resultado en altos niveles de morbilidad, mortalidad y carga económica general para las regiones afectadas. A medida que las redes complejas se convierten en herramientas de estudio cada vez más populares, los investigadores están aplicando la teoría de redes acampo de la epidemiología. Debido a la gran cantidad de datos relacionados con la enfermedad disponibles en varios medios de comunicación, la respuesta conductual de un individuo y la comunicación de una epidemia depende del patrón de flujo de información en una red separada pero relacionada. Como resultado, modelos matemáticos deLas reacciones de los humanos a los brotes de enfermedades son herramientas importantes en el análisis epidemiológico.
En un artículo publicado la próxima semana en el Revista SIAM de Matemática Aplicada , Mengfeng Sun, Michael Small, Shui Shan Lee y Xinchu Fu emplean un modelo de interacción concreto en redes multiplex apagadas para estudiar la conexión entre el comportamiento humano adaptativo y la propagación de la epidemia. Basan su modelo, que ilustra estos factores como capas separadasen las redes, en un modelo estándar susceptible-infectado-susceptible. Su generalidad lo hace aplicable a una amplia gama de escenarios de salud pública.
Los miembros de una población afectada suelen basar sus respuestas conductuales en información obtenida de las redes sociales y de masas, encuentros físicos en sus vecindarios sociales y espaciales y observaciones generales. "Tradicionalmente, los modelos de enfermedades infecciosas han tratado los comportamientos humanos como constantes, lo que implica queno fluctúan de acuerdo con la incidencia de la enfermedad o un período de tiempo característico ", dijo Sun y Fu." Sin embargo, el desarrollo de la tecnología moderna ofrece una gran comodidad para la comunicación de los comportamientos humanos, incluidas las conversaciones cara a cara, intercambios de correo electrónico, llamadas telefónicasy otros tipos de interacciones en una variedad de foros de la red ". Los seres humanos adoptan medidas preventivas basadas en estas relaciones directas o indirectas, tanto para protegerse de la infección como para reducir el riesgo de una mayor transmisión de la enfermedad. Estas medidas incluyen la limitación o eliminación del tiempo dedicadofuera del hogar, mayor atención al lavado de manos y la higiene personal, y contacto limitadocon vecinos y otros ciudadanos.
Estudios previos que involucran modelos complejos de interacción han clasificado la conciencia en tres categorías: conciencia local, conciencia global y conciencia de contacto. Sin embargo, Sun et al. La clasifican en dos categorías alternativas: i comportamientos adaptativos derivados de la conciencia y iitransmisión de información sobre el comportamiento la difusión de la conciencia en sí misma. "Nuestro trabajo se realiza en el marco de modelos basados en redes, y utilizamos una configuración de red más precisa - redes multiplex apagadas - para modelar la transmisión de una infección", Sun yFu dijo: "Esta configuración implica la interacción de la propagación epidémica, la transmisión de información y la dinámica del comportamiento". Los autores configuran estas redes multiplex en dos capas. Una capa representa los contactos físicos recurrentes, como compañeros de trabajo, familiares, amigos, compañeros de clase,y vecinos; la interacción con estos grupos puede propagar la infección. El segundo se refiere a los contactos virtuales: conocidos en Facebook, Twitter u otros en línea.plataformas de redes sociales;la comunicación con este grupo no es física y, por lo tanto, no puede transmitir la infección de manera activa.
Cuando las personas se dan cuenta de una epidemia, el comportamiento adaptativo y la transmisión de información sobre el comportamiento ocurren simultáneamente, con la transmisión estimulando la adaptación continua. Para los propósitos de su modelo, Sun et al. Se centran en el efecto del comportamiento adaptativo sobre la tasa de infección.la comunicación modifica constantemente el comportamiento hasta que alcanza un estado de protección óptimo. Este comportamiento es el resultado de la difusión de información relacionada con la epidemia, en lugar de la epidemia en sí misma. Tiende a ser coherente o similar a un rebaño, ya que las personas comunican comportamientos de protección con susvecinos con mayor frecuencia cuando se manifiesta una epidemia para protegerse. Una mayor fuerza de adaptación se correlaciona con un menor riesgo de infección.
"Al tener en cuenta múltiples procesos dinámicos simultáneamente, nuestro modelo no solo describe con precisión la propagación real de epidemias en redes complejas, sino que también caracteriza las interacciones entre la transmisión de algunas epidemias como el resfriado común, la gripe estacional, el dengue, el zika, etc. y los comportamientos humanos correspondientes ", dijeron Sun y Fu." También encontramos que el control conductual para algunas personas aumenta la velocidad con la que la epidemia tiende a estabilizarse y la velocidad de sincronización colectiva, y también reduce significativamente el valordel pico más alto de la prevalencia de la infección. Esto sugiere que nuestra estrategia de control de epidemias desde la perspectiva del control conductual es muy válida ".
Para probar su modelo, los autores lo aplican a un brote de síndrome respiratorio agudo severo SARS, una enfermedad respiratoria contagiosa y peligrosa. Debido a que actualmente no existen vacunas para el SARS, las medidas de salud pública son las principales responsables de su control. Sun etal. centrarse en dos tipos de medidas preventivas menores del brote más reciente: precauciones de transmisión es decir, uso de equipo de protección, como guantes, y atención a la higiene personal y ambiental y precauciones de contacto minimización del tiempo pasado en espacios públicosLa decisión de un individuo de adoptar estas medidas depende de la gravedad del brote. Los autores crean un modelo matemático que incluye la transmisión del SARS, la evolución del comportamiento y la regulación de las instituciones públicas. A cada individuo en un área afectada se le asigna uno de los cuatro estados posibles: susceptible, asintomático, sintomático o recuperado.
"El análisis sugiere que una respuesta conductual rápida, una combinación de medidas de salud pública y la regulación de las instituciones públicas para ciertas personas clave aquellas con más conexiones pueden frenar de manera efectiva el brote de SRAS al disminuir las infecciones y muertes acumuladas y reducirel número reproductivo ", dijeron Sun y Lee. Las conductas preventivas fueron especialmente efectivas durante las primeras etapas de la epidemia, y el logro del estado preventivo óptimo para todas las personas condujo a una contención rápida. Finalmente, tanto las medidas farmacéuticas como las no farmacéuticas fueron responsables del control total.
Debido a que los fabricantes no pueden poner a disposición de forma inmediata vacunas o medicamentos específicos al inicio de una epidemia, los gobiernos, las autoridades de salud pública y / o los medios de comunicación suelen asesorar a la población sobre las medidas apropiadas para una autoprotección óptima y una susceptibilidad o infecciosidad reducida.'Una mayor conciencia del poder del comportamiento adaptativo les da a los investigadores y médicos tiempo para poner a disposición vacunas y tratamientos.
"Los resultados numéricos muestran que las conductas adaptativas individuales desencadenadas por la aparición de una epidemia pueden retrasar la propagación de la infección, disminuir el tamaño final de la epidemia y, en algunos casos, pueden evitar que la infección se propague", dijo Small.Estos resultados nos brindan una idea alternativa para comprender por qué algunas infecciones no causan brotes importantes o alcanzan el umbral epidémico en ausencia de una política de inmunización o medidas de aislamiento y cuarentena en todo el territorio ".
Sun et al. Esperan incorporar datos realistas sobre los comportamientos humanos para formular modelos más prácticos y aplicables. Planean investigar específicamente los efectos de las medidas de control drásticas, como el aislamiento, la vacunación y el tratamiento, y el impacto deldemora entre el momento en que los individuos se dan cuenta de un brote y cuando modifican sus comportamientos. Hasta entonces, su modelo actual identifica varios métodos a través de los cuales los individuos pueden protegerse a sí mismos y a sus vecinos de las epidemias emergentes.
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Materiales proporcionados por Sociedad de Matemática Industrial y Aplicada . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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