Durante las últimas dos décadas, Los brotes a gran escala de enfermedades infecciosas han dado lugar a 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 al campo de la epidemiología. Debido a la gran cantidad de datos relacionados con enfermedades disponibles en varios medios de comunicación, La respuesta conductual de un individuo y la comunicación de una epidemia dependen del patrón de flujo de información en una red separada pero relacionada. Como resultado, Los modelos matemáticos de las reacciones de los seres humanos a los brotes de enfermedades son herramientas importantes en el análisis epidemiológico.

En un artículo que se publicará la próxima semana en el Revista SIAM de Matemática Aplicada , Mengfeng Sun, Michael pequeño, 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. Ellos basan su modelo, que ilustra estos factores como capas separadas en 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 de comportamiento en la información obtenida de las redes sociales y de masas, encuentros físicos en sus barrios sociales y espaciales, y observaciones generales. "Tradicionalmente, Los modelos de enfermedades infecciosas han tratado los comportamientos humanos como constantes, lo que implica que no fluctúan según la incidencia de la enfermedad o una escala de tiempo característica, "Sun y Fu dijeron." 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 telefónicas, y 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. Tales medidas incluyen la limitación o eliminación del tiempo pasado fuera del hogar, mayor atención al lavado de manos y la higiene personal, y contacto limitado con vecinos y otros ciudadanos.

Estudios previos que involucran modelos de interacción complejos han clasificado la conciencia en tres categorías:conciencia local, conciencia global, y conciencia de contacto. Sin embargo, Sun y col. clasifíquelo en dos categorías alternativas:(i) comportamientos adaptativos derivados de la conciencia y (ii) transmisión de información conductual (la difusión de la conciencia misma). "Nuestro trabajo se enmarca en modelos basados ​​en redes, y usamos una configuración de red más precisa (redes multiplex apagadas) para modelar la transmisión de una infección, ", Dijeron Sun y Fu." Esta configuración implica la interacción de la propagación de la epidemia, transmisión de información, y dinámica de comportamiento ". Los autores configuran estas redes multiplex en dos capas. Una capa representa los contactos físicos recurrentes, como compañeros de trabajo, miembros de la familia, 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, Gorjeo, u otras plataformas de redes sociales en línea; la comunicación con este grupo no es física y, por lo tanto, no puede propagar la infección de forma activa.

Cuando la gente se da cuenta de una epidemia, El comportamiento adaptativo y la transmisión de información conductual ocurren al mismo tiempo. con transmisión estimulando la adaptación continua. A los efectos de su modelo, Sun y col. centrarse en el efecto del comportamiento adaptativo sobre la tasa de infección. La comunicación de los individuos relacionada con la enfermedad modifica constantemente el comportamiento hasta que alcanza un estado protector óptimo. Tal comportamiento es el resultado de la difusión de información relacionada con la epidemia, en lugar de la propia epidemia. Tiende a ser consistente o tipo manada, ya que las personas comunican comportamientos protectores con sus vecinos con mayor frecuencia cuando se manifiesta una epidemia para protegerse a sí mismos. Una mayor fuerza adaptativa se correlaciona con un menor riesgo de infección.

"Teniendo 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, influenza estacional, Dengue, Zika, etc.) y los correspondientes comportamientos humanos, ", Dijeron Sun y Fu." También encontramos que el control del comportamiento de algunos individuos mejora la velocidad con la que la epidemia tiende a estabilizarse y la velocidad de la sincronización colectiva, y también reduce significativamente el valor del pico más alto de prevalencia de la infección. Esto sugiere que nuestra estrategia de control de la epidemia desde la perspectiva del control del comportamiento 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 y col. 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 de permanencia en espacios públicos). La decisión de una persona de adoptar estas medidas depende de la gravedad del brote. Los autores crean un modelo matemático que incluye la transmisión del SARS, evolución del comportamiento, y regulación de las instituciones públicas. A cada individuo en un área afectada se le asigna uno de 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) puede frenar eficazmente el brote de SARS al disminuir las infecciones acumuladas y las muertes y reducir el número de personas reproductivas, ", Dijeron Sun y Lee. Los comportamientos preventivos fueron especialmente efectivos durante las primeras etapas de la epidemia, y el logro del estado preventivo óptimo para todos los individuos condujo a una contención rápida. Por último, tanto las medidas farmacéuticas como las no farmacéuticas fueron responsables del control total.

Debido a que los fabricantes no pueden hacer que las vacunas o los medicamentos dirigidos estén disponibles de inmediato al comienzo de una epidemia, gobiernos autoridades de salud pública, y / o los medios de comunicación suelen asesorar a la población sobre las medidas adecuadas para una autoprotección óptima y una susceptibilidad o infecciosidad reducida. La mayor conciencia de los ciudadanos sobre el poder del comportamiento adaptativo les da a los investigadores y médicos tiempo para hacer que las vacunas y los tratamientos estén disponibles.

"Los resultados numéricos muestran que los comportamientos adaptativos individuales desencadenados por la aparición de una epidemia pueden ralentizar la propagación de la infección, reducir el tamaño final de la epidemia, y en algunos casos puede evitar que la infección se generalice, Small dijo:"Estos resultados nos brindan una idea alternativa para comprender por qué algunas infecciones no causan brotes importantes o no alcanzan el umbral epidémico en ausencia de una política de inmunización o medidas de cuarentena y aislamiento en todo el territorio".

Sun y col. Esperamos incorporar datos realistas sobre el comportamiento humano para formular modelos más prácticos y aplicables. They plan to specifically investigate the effects of drastic control measures—such as isolation, vacunación, and treatment—and the impact of the time delay between when individuals become aware of an outbreak and when they modify their behaviors. Until then, their current model identifies several methods through which individuals can protect themselves and their neighbors from emerging epidemics.