Studie zkoumá úlohu letist pri sírení chorob

První studie modelující dynamiku sírení choroby v pocátecních fázích vypuknutí, na 40 letist v USA a zjistení toho, který by sírení choroby z jeho domovského mesta na dalsí místa nejrychlejsí by byl New York je Kennedy mezinárodní letiste, následoval letistích v Los Angeles, Honolulu a San Franciscu.
Vedci na katedre civilního a environmentálního inzenýrství (CEE) v Massachusetts Institute of Technology (MIT) písou o svých zjisteních v clánku publikovaném on-line 19. cervence v PLoS ONE.

Model se zameruje na casné fáze vypuknutí

Za posledních deset let jsme zaznamenali radu výskytu chorob, které se rozsírily po celém svete. V roce 2003 vypuklo vypuknutí SARS jen nekolik týdnu, nez se z Hongkongu rozsírilo do 37 zemí a zabily témer tisíc lidí. V roce 2009 pandemie H1N1 "prasecí chripka" zabila témer 300 000 lidí po celém svete.
Taková ohniska zvysují povedomí o tom, ze se noví patogeny mohou rychle sírit po celém svete pomocí leteckých cestujících.
Prozkoumat takové nákazové vzorce vedci budují matematické modely, které obsahují nápady z komplexních sítových systému a jak se informace sírí v sociálních sítích.
Dosud se tyto modely zamerily na záverecné fáze výskytu ohnisek, které se zamerují na místa, která nakonec vyvíjejí nejvyssí míru infekce.

Ale vedci MIT vyuzili jiný prístup: rozhodli se soustredit se na pocátecní stadium epidemií a porovnat pravdepodobnost rozsírení z jejich domovských mest na dalsí místa prostrednictvím nejvetsích 40 letist v USA.
Proto jejich model zohlednuje cestovní modely jednotlivcu, geografickou polohu letist, rozdíly v propojenosti mezi letisti a cekací doby na jednotlivých letistích. Privedením techto faktoru dohromady se model pokusí predpovedet, kde a jak rychle se nemoc rozsírí.
Vedci navrhují tento zpusob pohledu na tento problém by mohl pomoci rozhodnout o nejlepsích zpusobech, jak omezit infekci a distribuovat vakcínu a lécbu behem prvních dnu vypuknutí.
Reditel redakce Ruben Juanes, profesor ARCO v oblasti energetických studií na oddelení MIT v regionu strední a východní Evropy, rekl pro tisk:
"Nase práce je první, která se zabývá prostorovým sírením nákazlivých procesu v raných dobách a navrhuje prediktor, pro který" uzly "- v tomto prípade letiste - povedou k agresivnejsímu prostorovému sírení."
"Výsledky by mohly být základem pro pocátecní hodnocení strategií pridelování vakcín v prípade výskytu ohnisek a mohly by informovat národní bezpecnostní agentury o nejzranitelnejsích cestách biologických útoku v huste propojeném svete," dodal.

Nový model je realistický

Model spojuje dva kontrastní modely pohybu: jeden geofyzikální a druhý clovek. První z nich pochází z studií Juanesových studií o toku tekutin prostrednictvím zlomeninových sítí v podzemních skalách a druhá pochází z studií spolecnosti Marta González ve strední a východní Evrope, která modelují zpusoby lidské mobility a stopové nákazy v sociálních sítích pomocí mobilních dat.
Zaclenením techto dvou zdroju znalostí se nový model MIT odchyluje od konvencního prístupu, který predpokládá, ze lidé pri ceste z jednoho letiste do druhého cestují náhodným difuzním vzorem.
Nový model je realistictejsí. Lidé nechodí náhodne. Mají tendenci opakovat vzory.
Tým pouzil simulace Monte Carla na studii Gonzálezových modelu lidské mobility, aby urcila pravdepodobnost, ze kazdý jednotlivec cestuje z jednoho letiste do druhého.
A také nahradili konvencní model s náhodným prutokem s modelem "advective fluid", který predpokládá, ze proces dopravy závisí na vlastnostech látky, která se pohybuje.
Konvencní model náhodného prutoku by ukázal, ze nejvetsí letistní rozbocovace z hlediska objemu dopravy by byly nejvlivnejsími síri choroby.
Ale tým, s jejich realistictejsím modelem, ukázal, ze tomu tak není.

Letiste Honolulu: méne dopravy, ale velký vliv

Náhodný difuzní model by se podíval na letiste v Honolulu, které má jen 30% leteckého provozu na mezinárodním letisti v Kennedy v New Yorku, a dospelo k záveru, ze polovina jeho cestujících by sla do San Franciska a polovina do Anchorage, na dalsí cestující, kterí jej pak predávají dalsí náhodné cestovní vzory.
Ale nový model MIT se dívá na letiste v Honolulu a predpovídá, ze navzdory tomu, ze má 70% méne dopravy, je z hlediska sírení nemocí témer stejne vlivný jako mezinárodní letiste Kennedy v New Yorku.
To proto, ze letiste Honolulu zaujímá jedinecnou pozici v síti letecké dopravy. Je umísten v Tichém oceánu a je dobre propojen se vzdálenými, velkými a dobre propojenými rozbocovaci. Takze je tretí, pred San Franciscem, v seznamu 40 amerických letist, pokud jde o vliv sírení nákazy.
Z 40 amerických letist se model zkoumá z hlediska vlivu na sírení nemocí, na první místo je letiste Kennedy, následované letisti Los Angeles, Honolulu, San Francisco, Newark, Chicago (O'Hare) a Washington (Dulles).
Nejlepsím letistem, pokud jde o pocet letu, je mezinárodní letiste Hartsfield-Jackson v Atlante, ale model se radí k osmému vlivu nákazy. Bostonské Logan International Airport je 15. místo.
González je Gilbert W. Winslow kariérní rozvojový asistent profesora CEE na MIT. Rekla, ze metoda, kterou pouzívají, je pomerne nová, ale velmi robustní.
"Studium sírení dynamiky a lidské mobility pomocí nástroju slozitých sítí lze aplikovat do mnoha ruzných oboru studia, aby se zlepsily prediktivní modely," uvedl González, coz naznacuje, ze "zaclenení metod statistické fyziky do vývoje prediktivních modelu pravdepodobne bude mít dalekosáhlé efekty pro modelování v mnoha aplikacích ".
K financování studie prispel Vergottis Graduate Fellowship a ocenení od NEC Corporation Fund, výzkumného fondu Solomon Buchsbaum a amerického ministerstva energetiky.
Napsal Catharine Paddock PhD