الأوبئة تحت المجهر: كيف تمسح البرازيل حمّى الضنك والشيكونغونيا ✛

الأصل: "Large-scale Epidemiological modeling: Scanning for Mosquito-Borne Diseases Spatio-temporal Patterns in Brazil"
arXiv:2407.21286 · 2024-07-31 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
على مدى 14 عامًا، جُمعت بيانات عن 18,567 وباءً من حمّى الضنك و2,199 وباءً من الشيكونغونيا في جميع البلديات البالغ عددها 5,570 في البرازيل.

صيادٌ يلقي شبكته في مياهٍ عكرة، وبعد ساعة يتخبط الصيد على سطح القارب. هذا تقريبًا ما يفعله Episcanner: فهو يغربل 14 عامًا من سجلات الإصابات ويستخرج كل تفشٍّ لحمّى في كل بلدية من بلديات البرازيل البالغ عددها 5,570. من 2010 إلى 2023، التقطت الشبكة 18,567 وباءً من حمّى الضنك و2,199 وباءً من الشيكونغونيا. في السابق، كانت هذه البيانات تُجمع بشكل متقطع، وكانت مقارنة الشمال بالجنوب بمثابة مقارنة صيدٍ من أنهار مختلفة. أما الآن، فكل الأسماك في قاربٍ واحد.

كل وباءٍ في الشبكة يحصل على جواز سفر: رقم التكاثر الأساسي R0 (كم عدد الأشخاص الذين يصيبهم مريض واحد في المتوسط)، وأسبوع الذروة، والمدة، والحجم. بالنسبة لحمّى الضنك، بلغ متوسط R0 حوالي 1.97، بينما بلغ للشيكونغونيا 2.12. هذا يعني أن مريض الشيكونغونيا الواحد ينقل العدوى لعددٍ أكبر قليلًا من الأشخاص مقارنة بمريض الضنك. متوسط مدة وباء الضنك هو 26.6 أسبوعًا، أي أكثر من نصف عام. أما الشيكونغونيا فمدته أقصر قليلًا، حيث تبلغ 25.5 أسبوعًا. لكن هذه أرقام متوسطة على مستوى البلاد، بينما في الواقع، الصورة متعددة الألوان مثل قشور السمك.

في شمال البرازيل، تستمر أوبئة حمّى الضنك لفترة أطول مما في الجنوب. في بعض الولايات الشمالية، قد يستمر التفشي قرابة عام كامل، بينما في الجنوب قد يخمد في غضون شهرين. ذروة الضنك تأتي أبكر من ذروة الشيكونغونيا، وفي الغرب أبكر منها في الشرق.

لماذا يحدث هذا؟ عندما تدفأ المياه، يتغير سلوك الأسماك. تنقل الأوبئة بعوضة الزاعجة (Aedes)، التي يتأثر نشاطها بدرجة الحرارة والأمطار. أدخل الباحثون البيانات المناخية في نموذج تعلم آلي للتنبؤ بأسبوع الذروة. وتبين أن درجة حرارة يناير ومؤشر النينيو خلال الربع الأخير من العام السابق مهمان للتنبؤ. عندما يكون النينيو موجبًا، تأتي الأوبئة أبكر؛ وعندما يكون لا نينيا، فإنها تأتي لاحقًا. المحيط الدافئ وكأنه يحث البعوض على التحرك.

قبل هذا العمل، لم تكن هناك صورة موحدة لكيفية اختلاف أوبئة الضنك والشيكونغونيا عبر الزمن والمكان على مستوى البلاد بأكملها. الآن، هناك مجموعة بيانات مفتوحة، ويمكن لسلطات الصحة التخطيط لمكان وزمان نصب مصائد البعوض أو تخزين الأدوية. الصياد لا يتباهى بصيده فحسب، بل يظهر في أي جزء من النهر من الأفضل إلقاء الشبكة في المرة القادمة.

لم تُلقَ الشبكة للمرة الأخيرة. ستُحدَّث البيانات أسبوعيًا، وسيُضاف كل وباء جديد إلى الصيد العام. مع مرور الوقت، ستُضاف إلى الشبكة معلومات حول الأنماط المصلية لفيروس الضنك والحالة المناعية للسكان، لفهم أفضل لسبب تجمع الأسماك في مكانٍ ما بينما تكون متفرقة في مكانٍ آخر. عندها سيصبح التنبؤ أدق، وسيتمكن الصياد من التحذير من العاصفة مسبقًا.

يبلغ متوسط مدة وباء حمّى الضنك في البرازيل حوالي 27 أسبوعًا، أي أكثر من نصف عام. وفي الولايات الشمالية، قد تستمر الأوبئة قرابة عام كامل، بينما في الجنوب لا تتجاوز بضعة أشهر.

J(t) = L - L[1 + \alpha e^{b(t-t_j)}]^{-1/\alpha}
تصف نمو الحالات أثناء الوباء؛ L هو الحجم النهائي، وt_j هو أسبوع الذروة، وalpha وb معلمتا الشكل.
R_0 = \frac{1}{1-\alpha}
يوضح كيف يُشتق R0 من شكل منحنى الوباء، وهو متوسط عدد الإصابات الناتجة عن مريض واحد.
المفاهيم
نموذج وبائي وباء Multivariate ENSO Index Niño 4 spring predictability barrier ENSO IRI El Niño index interannual variability