Para controlar uma epidemia, as autoridades muitas vezes imporão vários graus de bloqueio. Em um artigo no jornal Caos , cientistas descobriram, usando matemática e simulações de computador, por que dividir uma grande população em várias subpopulações que não se misturam pode ajudar a conter surtos sem impor restrições de contato dentro dessas comunidades locais.

"A ideia principal é que, com baixos números de infecção, flutuações podem alterar o curso da epidemia significativamente, mesmo se você esperar um aumento exponencial no número de infecções em média, "disse o autor Ramin Golestanian.

Quando o número de infecções é alto, efeitos aleatórios podem ser ignorados. Mas subdividir uma população pode criar comunidades tão pequenas que os efeitos aleatórios são importantes.

“Quando uma grande população é dividida em comunidades menores, esses efeitos aleatórios mudam completamente a dinâmica de toda a população. A aleatoriedade faz com que os números de pico de infecção sejam reduzidos, "disse o autor Philip Bittihn.

Para descobrir como a aleatoriedade afeta uma epidemia, os investigadores primeiro consideraram um assim chamado modelo determinístico sem eventos aleatórios. Para este teste, eles presumiram que os indivíduos em cada subpopulação encontram outros na mesma taxa que teriam na grande população. Mesmo que as subpopulações não possam se misturar, a mesma dinâmica é observada na população subdividida e na grande população inicial.

Se, Contudo, efeitos aleatórios são incluídos no modelo, mudanças dramáticas acontecem, mesmo que a taxa de contato nas subpopulações seja a mesma da completa.

Uma população de 8 milhões de indivíduos com 500 infectados inicialmente foi estudada usando uma taxa de contato infecciosa vista para COVID-19 com medidas de distanciamento social moderado em vigor. Com esses parâmetros, a doença se espalha exponencialmente com infecções dobrando a cada 12 dias.

"Se essa população puder se misturar de maneira homogênea, a dinâmica irá evoluir de acordo com a previsão determinística com um pico em torno de 5% de indivíduos infectados, "disse Bittihn.

Contudo, se a população for dividida em 100 subpopulações de 80, 000 pessoas cada, a porcentagem máxima de indivíduos infectados cai para 3%. Se a comunidade for dividida ainda mais em 500 subgrupos de 16, 000 cada, o pico de infecção atinge apenas 1% da população inicial.

O principal motivo da subdivisão da população funciona é que a epidemia está completamente extinta em uma fração significativa dos subgrupos. Este "efeito de extinção" ocorre quando as cadeias de infecção terminam espontaneamente.

Outra maneira de subdividir funciona é dessincronizando toda a população. Mesmo que ocorram surtos em comunidades menores, os picos podem ocorrer em momentos diferentes e não podem ser sincronizados e somados a um grande número.

"Na realidade, subpopulações não podem ser perfeitamente isoladas, então a extinção local pode ser apenas temporária, "Golestanian disse." Estudos adicionais estão em andamento para levar isso e as contramedidas adequadas em consideração. "