Компютърните симулации на Jacco Wallinga са на път да бъдат изправени пред проверка на реалността с високи залози. Wallinga е математик и главен моделатор на епидемии в Националния институт за обществено здраве и околна среда (RIVM), който съветва холандското правителство за това какви действия, като затваряне на училища и предприятия, ще помогнат за контролирането на разпространението на новия коронавирус в страната.

Досега Холандия е избрала по-мек набор от мерки от повечето западноевропейски страни; беше късно да затвори своите училища и ресторанти и не е наредил пълно заключване. В речта си от 16 март министър-председателят Марк Руте отхвърли „безкрайна работа за овладяване на вируса“ и „затваряне на страната напълно“. Вместо това той избра „контролирано разпространение“ на вируса сред групите с най-малък риск от тежко заболяване, като същевременно се увери, че здравната система не е затрупана с пациенти с COVID-19. Той призова обществеността да уважи експертния опит на RIVM за това как да прокара тази игла. Моделите на Wallinga прогнозират, че броят на заразените хора, нуждаещи се от хоспитализация, най-важният му показател, ще намалее до края на седмицата. Но ако моделите са погрешни, търсенето на легла за интензивно лечение може да надмине предлагането, както е, трагично, в Италия и Испания.

COVID-19 не е първият модел на учените за инфекциозни болести - Ебола и Зика са скорошни примери - но никога не е зависел толкова много от тяхната работа. Цели градове и държави са заключени въз основа на прибързано направени прогнози, които често не са били рецензирани. „Изведнъж стана много видимо доколко отговорът на инфекциозните заболявания се основава на модели“, казва Уолинга. За моделистите „това е огромна отговорност“, казва епидемиологът Кейтлин Ривърс от Университетския център по здравна сигурност на Джон Хопкинс, която е съавтор на доклад за бъдещето на моделирането на огнища в САЩ, който нейният център публикува вчера.

Свързани

математика

Изследователите проследяват и друга пандемия - дезинформация за коронавирус

СЗО стартира глобален мегатриал на четирите най-обещаващи коронавирусни лечения

Колко влиятелни са тези модели, стана ясно през последните 2 седмици в Обединеното кралство. Базирано отчасти на работата по моделиране от група в Имперския колеж в Лондон, правителството на Обединеното кралство първоначално прилага по-малко мерки от много други страни - за разлика от стратегията, която Холандия следва. Заключванията в града и затварянето на училища, както Китай първоначално е наложил, „ще доведат до голяма втора епидемия, след като мерките бъдат премахнати“, заключи група от моделисти, която съветва правителството в изявление. По-малко строгият контрол все пак ще намали пика на епидемията и ще направи по-малко тежък отскок, прогнозират те.

Но на 16 март групата на Императорския колеж публикува драматично преработен модел, който заключава - въз основа на свежи данни от Обединеното кралство и Италия - че дори намаленият връх ще запълни двойно повече легла за интензивно лечение, отколкото се изчисляваше по-рано, преобладаващ капацитет. Единственият избор, стигнаха до заключението, беше да се предприемат мерки за контрол. В най-добрия случай стриктните мерки могат периодично да се облекчават за кратки периоди, каза групата (виж графиката по-долу). Правителството на Обединеното кралство измени курса в рамките на дни и обяви стриктно блокиране.

Моделите на епидемии са първите, които признават, че прогнозите им могат да бъдат изключени. „Всички модели са погрешни, но някои са полезни“, каза веднъж статистикът Джордж Бокс - фраза, превърнала се в клише в тази област.

Моделиране на мрачно бъдеще

Мерките за контрол в Обединеното кралство могат да бъдат отменяни от време на време, предполага модел, докато търсенето на легла за интензивно лечение (ICU) достигне праг.

Седмични случаи на интензивно отделение

Период на строга контролна мярка

Учебна математика

Не е, че науката зад моделирането е противоречива. Wallinga използва утвърден епидемичен модел, който разделя холандското население на четири групи или отделения в езика на полето: здрави, болни, възстановени или мъртви. Уравненията определят колко хора се придвижват между отделенията, докато минат седмици и месеци. „Математическата страна е доста учебник“, казва той. Но резултатите от модела варират значително в зависимост от характеристиките на патогена и засегнатата популация.

Тъй като вирусът, който причинява COVID-19, е нов, моделистите се нуждаят от оценки за ключови параметри на модела. Тези оценки, особено в първите дни на огнището, идват и от работата на моделистите. Например, в края на януари няколко групи публикуваха приблизително подобни оценки на броя на новите инфекции, причинени от всеки заразен човек, когато не се вземат мерки за контрол - параметър епидемиолозите наричат ​​R0. „Този ​​приблизителен консенсус толкова рано по време на пандемията даде шанс на моделистите да предупредят за епидемията и потенциала на пандемията на този нов патоген по-малко от 3 седмици след публикуването на първия доклад за избухването на болестта от Световната здравна организация за избухването“, казва Мая Маджумдер, изчислителен епидемиолог в Медицинското училище в Харвард, чиято група изготви една от тези ранни оценки.

Уолинга казва, че неговият екип също е прекарал много време в оценка на R0 за SARS-Cov-2, вирусът, който причинява COVID-19, и е сигурен, че е малко над два. Той също така е уверен в оценката си, че от момента на заразяване на някого до момента, в който започне да заразява другите, изминават 3 до 6 дни. От проучване на холандското население от 2017 г., екипът на RIVM също има добри оценки за това колко контакти имат хората на различна възраст вкъщи, в училище, на работа и по време на свободното време. Уолинга казва, че е най-малко уверен в чувствителността на всяка възрастова група към инфекция и скоростта, с която хората от различни възрасти предават вируса. Най-добрите оценки идват от проучване, направено в Шенжен, град в Южен Китай, казва той.

Моделите на отдели предполагат, че населението е хомогенно смесено, което е разумно предположение за малка страна като Холандия. Други моделиращи групи не използват отделения, а симулират ежедневните взаимодействия на милиони хора. Такива модели са по-способни да изобразят разнородни страни, като САЩ или цяла Европа. СЗО организира редовни покани за моделиращите COVID-19 да сравняват стратегии и резултати, Уолинга казва: „Това е огромна помощ за намаляване на несъответствията между моделите, с които политиците се справят трудно.“

И все пак моделите могат да създадат значително различни снимки. Широко популяризирано, противоречиво проучване за моделиране, публикувано вчера от група от университета в Оксфорд, твърди, че смъртните случаи, наблюдавани в Обединеното кралство, могат да бъдат обяснени със съвсем различен сценарий от приетия в момента. Вместо SARS-CoV-2 да се разпространява през последните седмици и да причинява тежко заболяване при значителен процент от хората, както предполагат повечето модели, вирусът може да се е разпространил в Обединеното кралство от януари и вече е могъл да зарази до половината от населението, причиняващо тежко заболяване само в малка част. И двата сценария са еднакво правдоподобни, казва Сунетра Гупта, теоретичният епидемиолог, ръководил работата в Оксфорд. „Мисля, че липсва от мисленето, че има еднакво голяма възможност много от нас да са имунизирани“, казва тя. Самият модел не може да отговори на въпроса, казва тя; могат само широко разпространените тестове за антитела и това трябва да се направи спешно.

Адам Кучарски, модел от Лондонското училище по хигиена и тропическа медицина, казва, че новият сценарий на групата от Оксфорд е малко вероятен. Учените не знаят точно колко хора развиват много леки симптоми или изобщо липсват, казва той, но данни от Diamond Princess - круизен кораб, акостирал в Йокохама, Япония, за 2 седмици, който е имал голямо огнище на COVID-19 - и от репатриращи полети и други източници се аргументират срещу огромен брой асимптоматични случаи. „В момента не знаем дали е 50% асимптоматично или 20% или 10%“, казва той. „Не мисля, че въпросът е: асимптоматичен ли е 50% или 99,5%.“

Езда на тигри

В рецензията си за моделирането на огнища в САЩ Ривърс и нейните колеги отбелязват, че повечето от ключовите играчи са учени с малка роля в политиката. Те обикновено не „участват в процесите на вземане на решения ... те се въртят в нов свят, когато се случи извънредна ситуация“, казва тя. „Би било по-ефективно, ако те могат да бъдат на място с правителството и да работят рамо до рамо с лицата, вземащи решения.“ Ривърс се аргументира за създаването на Национален център за прогнозиране на инфекциозни болести, подобен на Националната метеорологична служба. Това ще бъде основният източник на модели в криза и ще засили науката за огнището в „мирно време“.

Политиците са разчитали твърде много на моделите COVID-19, казва Деви Шридхар, глобален здравен експерт от Университета в Единбург. "Не съм наистина сигурен дали теоретичните модели ще се играят в реалния живот." И е опасно политиците да се доверяват на модели, които твърдят, че показват как малко изучен вирус може да бъде под контрол, казва епидемиологът от Харвардския университет Уилям Ханадж. „Все едно сте решили, че трябва да яздите тигър - казва той, - с изключение на това, че не знаете къде е тигърът, колко е голям или колко всъщност има тигри.“

Моделите са най-полезни, когато идентифицират нещо, което не е очевидно, казва Кучарски. Една ценна функция, казва той, е да сигнализира, че скринингът на температурата на летищата ще пропусне повечето хора, заразени с коронавирус.

Има и много неща, които моделите не улавят. Те не могат да предвидят, да речем, разработването на по-бърз, лесен тест за идентифициране и изолиране на заразени хора или ефективен антивирусен препарат, който намалява нуждата от болнични легла. „Това е естеството на моделирането: ние влагаме това, което знаем“, казва Ира Лонгини, моделист от Университета на Флорида. Повечето модели не вземат предвид и мъката на социалното дистанциране, нито дали обществото се подчинява на заповедите да остане вкъщи. Последните данни от Хонконг и Сингапур предполагат, че е трудно да се постигне екстремно социално дистанциране, казва Габриел Льонг, моделист от университета в Хонг Конг. И двата града наблюдават подем в случаите, които според него произтичат поне отчасти от „умора от реакцията“. „Ние бяхме децата на плаката, защото започнахме рано. И станахме доста тежки “, казва Льонг. Сега, „Вече са 2 месеца и хората наистина се уморяват.“ Той смята, че и двата града може да са на ръба на „голяма устойчива локална епидемия“.

Дългите блокировки за забавяне на заболяването също могат да имат катастрофални икономически въздействия, които сами по себе си могат да засегнат общественото здраве. „Това е тристранна кавга“, казва Леунг, „между защитата на здравето, защитата на икономиката и защитата на благосъстоянието и емоционалното здраве на хората.“

Икономическите последици не са нещо, което епидемичните модели адресират, казва Лонгини, но това може да се наложи да се промени. „Вероятно трябва да се свържем с някои икономически моделисти и да се опитаме да вземем предвид това“, казва той.