Para predecir una epidemia, la Evolución no puede ser ignorada

La forma en que muta y se propaga un virus puede estar desconectada de la forma en que se difunde la información "viral"

Autor/a: Rashad Eletreby, Yong Zhuang, Kathleen M. Carley, Osman Yagan, H. Vincent Poor Fuente: PNAS https://doi.org/10.1073/pnas.1918529117 The effects of evolutionary adaptations on spreading processes in complex networks

Significado

En este artículo, unimos la desconexión entre cómo se propagan y evolucionan los procesos de difusión en la vida real y los modelos matemáticos y de simulación actuales que ignoran las adaptaciones evolutivas.
Proponemos una teoría matemática que revela los efectos de las adaptaciones evolutivas en los procesos de difusión en redes complejas y destaca las deficiencias de los modelos de epidemia clásicos que no capturan la evolución.
Nuestro trabajo proporciona desarrollos sustantivos a la teoría clásica de las epidemias de redes y allana el camino para explorar profundidades y revelar ideas sobre el fenómeno emergente.

Contexto y comentarios

Cuando los científicos intentan predecir la propagación de algo entre las poblaciones, desde un coronavirus hasta información errónea, utilizan modelos matemáticos complejos para hacerlo. Por lo general, estudiarán los primeros pasos en los que se propaga el tema, y ??usarán esa tasa para proyectar qué tan lejos se extenderá la extensión.

Pero, ¿qué sucede si un patógeno muta o la información se modifica y cambia la velocidad a la que se propaga?

En un nuevo estudio que aparece en la edición de esta semana de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), un equipo de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon muestra por primera vez la importancia de estas consideraciones.

"Estos cambios evolutivos tienen un gran impacto", dice el miembro de la facultad de CyLab, Osman Yagan, profesor asociado de investigación en Ingeniería Eléctrica e Informática (ECE) y autor correspondiente del estudio. "Si no considera los posibles cambios a lo largo del tiempo, se equivocará al predecir el número de personas que se enfermarán o el número de personas que están expuestas a una información".

La mayoría de las personas están familiarizadas con las epidemias de enfermedades, pero la información en sí misma, que actualmente viaja a la velocidad de la luz en las redes sociales, puede experimentar su propio tipo de epidemia y "volverse viral". Si una información se vuelve viral o no puede depender de cómo se modifique el mensaje original.

"Algunas informaciones erróneas son intencionales, pero otras pueden desarrollarse orgánicamente cuando muchas personas hacen pequeños cambios secuencialmente como un juego de 'teléfono'", dice Yagan. "Una información aparentemente aburrida puede convertirse en un Tweet viral, y debemos ser capaces de predecir cómo se propagarán estas cosas".

En su estudio, los investigadores desarrollaron una teoría matemática que toma en consideración estos cambios evolutivos. Luego probaron su teoría contra miles de epidemias simuladas por computadora en redes del mundo real, como Twitter para la difusión de información o un hospital para la propagación de enfermedades.

En el contexto de la propagación de enfermedades infecciosas, el equipo realizó miles de simulaciones utilizando datos de dos redes del mundo real: una red de contacto entre estudiantes, maestros y personal de una escuela secundaria de EE. UU., y una red de contacto entre personal y pacientes en un hospital en Lyon, Francia.

Estas simulaciones sirvieron como banco de pruebas: la teoría que coincide con lo que se observa en las simulaciones resultaría ser la más precisa.

"Demostramos que nuestra teoría funciona en redes del mundo real", dice el primer autor del estudio, Rashad Eletreby, que era un Ph.D. de Carnegie Mellon. estudiante cuando escribió el periódico.

"Los modelos tradicionales que no consideran las adaptaciones evolutivas no pueden predecir la probabilidad de aparición de una epidemia".

Si bien el estudio no es una bala de plata para predecir la propagación del coronavirus de hoy o la difusión de noticias falsas en el volátil entorno político actual con una precisión del 100%, se necesitarían datos en tiempo real para rastrear la evolución del patógeno o la información para hacerlo. - Los autores dicen que es un gran paso.

"Estamos un paso más cerca de la realidad", dice Eletreby.