Deze zomer, toen bars en restaurants en winkels in de Verenigde Staten begonnen te heropenen, mensen vertrokken ondanks de aanhoudende dreiging van COVID-19.

Als resultaat, veel gebieden, inclusief de regio St. Louis, zag in juli een stijging van het aantal gevallen.

Met behulp van wiskundige modellering, nieuw interdisciplinair onderzoek van het laboratorium van Arye Nehorai, de Eugene &Martha Lohman Professor of Electrical Engineering in de Preston M. Green Department of Electrical &Systems Engineering aan de Washington University in St. Louis, bepaalt de beste manier van handelen als het gaat om het bewandelen van de grens tussen economische stabiliteit en de best mogelijke gezondheidsresultaten.

De groep, waaronder ook David Schwartzman, een bedrijfseconomie Ph.D. kandidaat bij Olin Business School, en Uri Goldsztejn, een doctoraat kandidaat in biomedische technologie aan de McKelvey School of Engineering—publiceerde hun bevindingen op 22 december in PLOS EEN .

Het model geeft aan dat van de scenario's die ze overwegen, gemeenschappen de economische productiviteit kunnen maximaliseren en de overdracht van ziekten kunnen minimaliseren als, totdat er direct een vaccin beschikbaar was, senioren bleven meestal thuis, terwijl jongeren geleidelijk weer aan het werk gingen.

"We hebben een voorspellend model voor COVID-19 ontwikkeld dat rekening houdt met:Voor de eerste keer, het onderling gekoppelde effect op zowel economische als gezondheidsresultaten voor verschillende quarantainebeleidslijnen, " zei Nehorai. "Je kunt een optimaal quarantainebeleid hebben dat het effect op zowel de gezondheid als de economie minimaliseert."

Het werk was een uitgebreide versie van een Vatbaar, Blootgesteld, besmettelijk, Hersteld (SEIR) model, een veelgebruikt wiskundig hulpmiddel om de verspreiding van infecties te voorspellen. Met dit dynamische model kunnen mensen worden verplaatst tussen groepen die compartimenten worden genoemd, en voor elk compartiment om het andere op zijn beurt te beïnvloeden.

Op hun meest basale, deze modellen verdelen de populatie in vier compartimenten:degenen die vatbaar zijn, blootgesteld, besmettelijk en hersteld. In een innovatie op dit traditionele model, Nehorai's team omvatte ook geïnfecteerde maar asymptomatische mensen, rekening houdend met het meest actuele begrip van hoe overdracht tussen hen anders kan werken en hoe hun gedrag kan verschillen van mensen met symptomen. Dit bleek een grote invloed te hebben op de uitkomsten van het model.

Mensen werden vervolgens verdeeld in verschillende "subcompartimenten, " bijvoorbeeld leeftijd (senioren zijn die ouder dan 60), of door productiviteit. Dit was een maat voor het thuiswerken van een persoon in het geval van quarantainemaatregelen. Om dit te doen, ze keken naar universiteitsgraden als een proxy voor wie kon blijven werken tijdens een periode van quarantaine.

Toen gingen ze aan het werk, het ontwikkelen van vergelijkingen die de manieren modelleerden waarop mensen van het ene compartiment naar het andere gingen. Beweging werd zowel beïnvloed door het beleid als door de beslissingen die een individu nam.

"Bijvoorbeeld, "Goldsztejn zei, "Als de economie krimpt, er is meer prikkel om de quarantaine te verlaten, " die in het model zou kunnen verschijnen als mensen van het geïsoleerde compartiment naar het vatbare compartiment gaan. Aan de andere kant, de overgang van infectieus naar hersteld was minder gebaseerd op iemands acties en kan beter worden bepaald door herstel- of sterftecijfers. Aanvullend, de onderzoekers modelleerden dat het sterftecijfer in de loop van de tijd afnam, omdat medische kennis over de behandeling van COVID-19 in de loop van de tijd beter wordt.

Het team keek naar drie scenario's, volgens Schwartzman. In alle drie de scenario's de gegeven tijdlijn was 76 weken - op dat moment werd aangenomen dat er een vaccin beschikbaar zou zijn - en senioren bleven tot dan toe grotendeels in quarantaine.

• Als overal strikte isolatiemaatregelen werden gehandhaafd.
• Indien, nadat de curve was afgevlakt, er was een snelle versoepeling van isolatiemaatregelen door jongere mensen naar normaal bewegen.
• Indien, nadat de curve was afgevlakt, voor jongeren werden de isolatiemaatregelen langzaam opgeheven.

"Het derde scenario is het geval dat het beste was in termen van economische schade en gezondheidsresultaten, "zei hij. "Omdat in het scenario van snelle ontspanning, er was een andere ziekte verspreid en de beperkingen zouden worden hersteld."

specifiek, ze vonden in het eerste scenario, er zijn 235, 724 doden en de economie krimpt met 34%.

In het tweede scenario waar sprake was van een snelle versoepeling van isolatiemaatregelen, een tweede uitbraak vindt plaats voor in totaal 525, 558 doden, en de economie krimpt met 32,2%.

Met een geleidelijke ontspanning, zoals in het derde scenario, er zijn 262, 917 doden, en de economie krimpt met 29,8%.

"We wilden laten zien dat er een afweging is, " zei Nehorai. "En we wilden vinden, wiskundig, waar is de goede plek?" Zoals met zoveel dingen, de 'sweet spot' was niet extreem - totale afsluiting of doorgaan alsof er geen virus was.

Een andere belangrijke bevinding was dat niemand verbaasd zou moeten zijn om te horen:"De gevoeligheid van mensen voor besmettelijkheid hangt samen met de voorzorgsmaatregelen die ze nemen, " zei Nehorai. "Het is nog steeds van cruciaal belang om voorzorgsmaatregelen te gebruiken - maskers, social distancing, drukte vermijden en handen wassen."