Οι επιστήμονες αναζητούν τρόπους να εντοπίσουν τον «ασθενή μηδέν» στην εξάπλωση μια ασθένειας

Ο εντοπισμός του πρώτου προσώπου που μολύνθηκε με μια ασθένεια, «ο ασθενής μηδέν», μπορεί να βοηθήσει να προσδιοριστεί πώς, πότε και γιατί ξεκίνησε ένα ξέσπασμα μιας επιδημίας. Μια νέα μέθοδος που αναπτύχθηκε από τον Nino Antulov-Fantulin από το Ινστιτούτο Ruđer Bošković, στην Κροατία και τους συνεργάτες του, θα μπορούσε να συμβάλει στην επισήμανση αυτού του προσώπου. Συγκρίνοντας ένα στιγμιότυπο του μολυσμένου πληθυσμού με υπολογισμούς της δυναμικής της εξάπλωσης της ασθένειας, το μοντέλο υπολογίζει την πιθανότητα να οφείλεται σε ένα συγκεκριμένο πρόσωπο η προέλευση της ασθένειας. Αν και η μέθοδος δεν μπορεί να βρει κατηγορηματικά τον «ασθενή μηδέν», θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμη στο να περιορίσει τα όρια της προέλευσης μιας επιδημίας.

Οι συγγραφείς διαμόρφωσαν ένα μοντέλο πληθυσμού ως ένα δίκτυο στο οποίο κάθε κόμβος συνδέεται με τους γείτονές του. Ένας μολυσμένος κόμβος μπορεί να μολύνει έναν ευάλωτο γείτονα και μόλις μολυνθεί, μπορεί να αναρρώσει από την ασθένεια. Η μέθοδος λειτουργεί συγκρίνοντας τα δεδομένα του πραγματικού κόσμου σχετικά με το μολυσμένο δίκτυο, με προσομοιώσεις της διασποράς της ασθένειας στο ίδιο δίκτυο υποθέτοντας ένα δεδομένο κόμβο ως «ασθενή μηδέν» της νόσου. Το μοντέλο υπολογίζει την πιθανότητα κάθε κόμβος να είναι η πηγή της μόλυνσης και εν συνεχεία προτείνει τον πιο πιθανό «ασθενή μηδέν».

Ο Antulov-Fantulin και οι συνεργάτες του, διαπιστώσανε ότι η αποτελεσματικότητα μεθόδου τους εξαρτάται από το πόσο εύκολα μεταδίδεται η λοίμωξη, το ρυθμό ανάρρωσης, το μέγεθος του δικτύου και τη στιγμή κατά την οποία καταγράφεται το στιγμιότυπο της επιδημίας. Για ταχεία εξάπλωση της νόσου, ο «ασθενής μηδέν» μπορεί να εντοπίζεται με σχετική ευκολία με μεγάλη πιθανότητα. Όταν η νόσος εξαπλώνεται πιο αργά, αυτή η πιθανότητα μειώνεται. Παραδόξως, οι συγγραφείς βρίσκουν ότι ο «ασθενής μηδέν» μπορεί να είναι δύσκολο να εντοπιστεί σε μικρότερους πληθυσμούς, όπου έχει μολυνθεί το σύνολο του πληθυσμού. Σε αυτές τις συνθήκες, κάθε υλοποίηση των προσομοιώσεών τους είναι πανομοιότυπη, καθιστώντας κάθε κόμβο εξίσου πιθανό να είναι «ασθενής μηδέν».

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στην εργασία: Identification of Patient Zero in Static and Temporal Networks: Robustness and Limitations, Phys. Rev. Lett. 114, 248701 – Published 16 June 2015