Om een ​​epidemie onder controle te krijgen, autoriteiten zullen vaak een verschillende mate van afsluiting opleggen. In een paper in het journaal Chaos , wetenschappers hebben ontdekt, met behulp van wiskunde en computersimulaties, waarom het verdelen van een grote populatie in meerdere subpopulaties die zich niet met elkaar vermengen, kan helpen om uitbraken in te dammen zonder contactbeperkingen op te leggen binnen die lokale gemeenschappen.

"De kerngedachte is dat bij lage infectieaantallen, fluctuaties kunnen het verloop van de epidemieën aanzienlijk veranderen, zelfs als u gemiddeld een exponentiële toename van het aantal besmettingen verwacht, ", zei auteur Ramin Golestanian.

Als het aantal besmettingen hoog is, willekeurige effecten kunnen worden genegeerd. Maar het onderverdelen van een populatie kan gemeenschappen creëren die zo klein zijn dat de willekeurige effecten ertoe doen.

"Als een grote bevolking wordt opgedeeld in kleinere gemeenschappen, deze willekeurige effecten veranderen de dynamiek van de volledige populatie volledig. Willekeurigheid zorgt ervoor dat het aantal infectiepieken ver naar beneden wordt gebracht, " zei auteur Philip Bittihn.

Om uit te zoeken hoe willekeur een epidemie beïnvloedt, de onderzoekers dachten eerst aan een zogenaamd deterministisch model zonder willekeurige gebeurtenissen. Voor deze toets is ze gingen ervan uit dat individuen in elke subpopulatie anderen ontmoeten in hetzelfde tempo als in de grote populatie. Hoewel subpopulaties zich niet mogen vermengen, dezelfde dynamiek wordt waargenomen in de onderverdeelde populatie als in de aanvankelijke grote populatie.

Indien, echter, willekeurige effecten zijn opgenomen in het model, dramatische veranderingen volgen, ook al is het contactpercentage in de subpopulaties hetzelfde als in de volledige.

Een populatie van 8 miljoen personen met 500 aanvankelijk geïnfecteerde personen werd bestudeerd met behulp van een infectieus contactpercentage dat werd waargenomen voor COVID-19 met milde maatregelen voor sociale afstand. Met deze parameters de ziekte verspreidt zich exponentieel met infecties die elke 12 dagen verdubbelen.

"Als deze populatie homogeen mag mengen, de dynamiek zal evolueren volgens de deterministische voorspelling met een piek rond 5% geïnfecteerde individuen, ’ zei Bittihn.

Echter, als de populatie wordt opgesplitst in 100 subpopulaties van 80, 000 mensen elk, het piekpercentage besmette personen daalt tot 3%. Als de gemeenschap nog verder wordt opgesplitst in 500 subgroepen van 16, 000 elk, de infectie piekt bij slechts 1% van de initiële populatie.

De belangrijkste reden voor het onderverdelen van de bevolkingswerken is dat de epidemie in een aanzienlijk deel van de subgroepen volledig is uitgeroeid. Dit "extinctie-effect" treedt op wanneer infectieketens spontaan eindigen.

Een andere manier om werken onder te verdelen is door de volledige populatie te desynchroniseren. Zelfs als uitbraken plaatsvinden in de kleinere gemeenschappen, de pieken kunnen op verschillende tijdstippen komen en kunnen niet synchroniseren en optellen tot een groot aantal.

"In werkelijkheid, subpopulaties kunnen niet perfect worden geïsoleerd, dus lokale uitsterving is misschien maar tijdelijk, " zei Golestanian. "Verdere studie is aan de gang om hiermee rekening te houden en passende tegenmaatregelen te nemen."