El modelo alométrico muestra que los viajes humanos están estrechamente relacionados con la propagación del COVID-19


Un nuevo estudio, publicado en el medRxiv* servidor de preimpresión, indica que la propagación de la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) se rige por la dinámica de la ley de potencia, lo que sugiere que se deben utilizar enfoques de modelado alternativos para comprender y predecir su propagación.

Estudio: La propagación alométrica de COVID-19 se explica por los viajes humanos.  Haber de imagen: joshimerbin / Shutterstock

Modelos anteriores basados ​​en un crecimiento exponencial

La mayoría de los enfoques de modelado convencionales para transmisión de COVID-19El patógeno causante, el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), supone que su propagación sigue un patrón exponencial. El estudio actual hace uso de la acumulación de datos que muestran que “La dinámica humana y la agrupación tienen propiedades de ley de potencia.. “

Muchos estudios de la actividad humana muestran que se rige por propiedades alométricas (w∝Na), donde N es el número de individuos y una métrica de actividad). Además, es importante, dicen los investigadores, considerar el efecto de las interacciones humanas urbanas en la propagación de enfermedades, en general, dada la ubicación urbana predominante de la población humana en la actualidad.

La pandemia actual se caracteriza por una propagación principalmente asintomática. Esto sugiere que la dinámica humana normal será la base de la propagación viral, a diferencia de las condiciones de transmisión que prevalecen cuando una enfermedad es principalmente sintomática.

Objetivos del estudio

Los estudios en los que se basan los modelos de propagación viral basados ​​en leyes de potencia provienen de un número limitado de países. El estudio actual tiene como objetivo comprender la propagación de la ley de potencias del SARS-CoV-2 a escala global.

En segundo lugar, los investigadores buscaron comprender si este patrón de propagación a nivel nacional se mantiene también a nivel regional. También exploraron los efectos de la movilidad reducida de la población, como parte de las políticas y mandatos de salud pública dirigidos a controlar la propagación viral, sobre la dinámica de ley de poder de la transmisión viral.

El estudio cubre la propagación del virus al inicio de la pandemia. Los investigadores exploraron el número total de positivos en el mundo en ese momento y el comportamiento regional en cuatro países, en tres continentes.

También examinaron la propagación viral en los Estados Unidos, a nivel nacional, estatal y municipal.

Los resultados mostraron que en la mayoría de los países, efectivamente funcionaba un modelo de ley de poder, que explicaba el número total de casos, al menos durante 30 días. Esto también fue cierto para la mayoría de los casos totales subregionales, incluidos 33 de los 50 estados de EE. UU.

En Australia, un modelo exponencial parecía encajar mejor a nivel nacional, a pesar de que 5 de los 8 estados mostraban una extensión de la ley de poder. Esto se explica por la propagación exponencial observada en Nueva Gales del Sur, el estado con la mayor población, y por el período prolongado de incubación antes de que se informara el virus en cada estado.

También en China, 19 de las 30 provincias mostraron un aumento de la ley de poder en los casos, pero con una propagación media más lenta que a nivel nacional. Esto se debe a que la propagación en Hubei, la provincia donde se originó el brote, dominó el panorama nacional.

En Canadá, se siguió la propagación de la ley de potencias en 8 de las 14 provincias ya nivel nacional, debido al hecho de que la provincia más poblada de Columbia Británica se ajustaba a la propagación de la ley de potencias, con su propagación más rápida.

En los Estados Unidos, la propagación a nivel nacional fue más rápida, lo que indica la dinámica de la ley de poder en funcionamiento en la mayoría de los estados.

El modelo alométrico predice la propagación

Es bien sabido que con el SARS-CoV-2, la mayoría de las infecciones son asintomáticas o muy leves. Esto significa que la mayor parte de la transmisión se produce en personas de apariencia normal, a diferencia de la influenza, por ejemplo, donde la mayoría de las personas infecciosas son sintomáticas.

Esto significa que el enfoque de modelado utilizado debe seguir el comportamiento de una población sana. Se hace evidente que en un área metropolitana, las medidas de movimiento de la comunidad siguen un patrón de ley de poder, también llamado patrón alométrico, que se mueve hacia arriba en escala con el tamaño de la población.

El modelo de crecimiento alométrico ideado por los científicos que incorpora la propagación de la ley de potencias y los factores que caracterizan los primeros días de la pandemia se probó extrapolando sus valores para otros 100 días. Esto resultó en un mejor ajuste a los valores reales que el uso del modelo de ley de potencias solo o un modelo de crecimiento exponencial.

Propagación viral asociada con viajes humanos

El valor del modelo de ley de potencia en esta pandemia está estrechamente asociado con los viajes aéreos y en vehículos. Cuando se implementaron los bloqueos, la cantidad de pasajeros aéreos estaba estrechamente relacionada con la propagación del virus en cada país.

Se encontró que esta correlación prevalecía incluso en los estados de EE. UU. Donde el modelo exponencial mostró un mejor ajuste. Esto indica que quizás la constante de tiempo utilizada en estos análisis podría incluirse como parte de una propagación más lenta de la ley de potencias.

La misma correlación se observó en 23 de 30 de los aeropuertos más concurridos, que prestaron servicio al mayor número de pasajeros aéreos, en los EE. UU. Por lo tanto, la magnitud de los viajes aéreos juega un papel importante en la propagación del virus mediante la dinámica de la ley de potencia.

Se observaron las mismas condiciones cuando se comparó el número de millas rurales recorridas por estado con la propagación viral. Cuando se combina con los viajes en avión, las millas urbanas, suburbanas y rurales recorridas representan el 70% de la variación en el valor de la propagación del virus.

¿Cuáles son las implicaciones?

La propagación del virus según la ley de potencias sigue el patrón de distribución de billetes observado experimentalmente, utilizado para reflejar las trayectorias de los viajes humanos a través de una variedad de escalas de longitud geográfica. Otros estudios han demostrado que un modelo que incorpore toda la red de aviación civil puede reproducir la propagación del virus.

Anteriormente, también se ha observado que los patrones de movilidad reflejan fuertemente las tasas reducidas de crecimiento de casos dentro de los condados estadounidenses más afectados.

La propagación de la pandemia sigue el comportamiento de la ley de poder en las escalas nacional y subregional, lo que a su vez está vinculado al movimiento humano. El modelo alométrico podría permitir predecir la dirección de la propagación viral con varias semanas de antelación.

Por lo tanto, el modelado de la ley de potencia mejoraría el valor predictivo de los estudios computacionales sobre la pandemia de COVID-19.

*Noticia importante

medRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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