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Enregistrement W4206383672 · doi:10.1098/rsos.210803

How disease risk awareness modulates transmission: coupling infectious disease models with behavioural dynamics

2022· article· en· W4206383672 sur OpenAlexfundno aff
Jaime Cascante-Vega, Samuel Torres-Florez, Juan Manuel Cordovez, Mauricio Santos‐Vega

Notice bibliographique

RevueRoyal Society Open Science · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueMathematical and Theoretical Epidemiology and Ecology Models
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesInternational Development Research Centre
Mots-clésDynamics (music)Transmission (telecommunications)DiseaseEpidemic modelDisease transmissionSocial dynamicsEpidemiologyInfectious disease (medical specialty)Transmission rateComputer scienceCognitive psychologyEconometricsBiologyPsychologyEnvironmental healthMedicinePopulationMathematicsArtificial intelligenceVirology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Epidemiological models often assume that individuals do not change their behavior or that those aspects are implicitly incorporated in parameters in the models. Typically these assumption is included in the contact rate between infectious and susceptible individuals. For example models incorporate time variable contact rates to account for the effect of behavior or other interventions than in general terms reduce transmission. However, adaptive behaviors are expected to emerge and to play an important role in the transmission dynamics across populations. Here, we propose a theoretical framework to couple transmission dynamics with behavioral dynamics due to infection awareness. We first model the dynamics of social behavior by using a game theory framework. Then we coupled the model with an epidemiological model that captures the disease dynamics by assuming that individuals are more aware of that epidemiological state (i.e. fraction of infected individuals) and reduces their contacts. Our results from a mechanistic modeling framework show that as individuals increase their awareness the steady-state value of the final fraction of infected individuals in a susceptible-infected-susceptible (SIS) model decreases. We also extend our results to a spatial framework, incorporating a spatially-defined theoretical contact network (social network) and we made the awareness parameter dependent on a global or local contact structure. Our results show that even when individuals increase their awareness of the disease, the spatial structure itself defines the steady state solution of the system, in which more connected networks (networks with random or constant degree distributions) results in a population with no change in their behavior. Our work then shows that explicitly incorporating dynamics about the behavioral response dynamics might significantly change the predicted course of the epidemic and therefore highlights the importance of accounting for this source of variation in the epidemiological models. Author summary We present a theoretical framework for coupling traditional epidemiological models with a behavioral dynamical model in the form of a game-theoretical setting. Here, individual payoffs are assumed to be coupled with the force of infection (FOI) and the transmission probability, which is proportional to the individuals behavior. Our approach studies the temporal dynamics of a mechanistic epidemiological model (SIS) coupled with a prisoners dilemma framework, then we extended the results to an SIS model implemented on a network (social network) using three types of networks: Scale-free, Watts-Strogatz or small world and grid networks. Our results show that behavior can change the final fraction of infected individuals and the fraction of cooperators or individuals who voluntarily take actions to reduce their transmission in the system. In addition, when the dynamics were studied on a contact network we found that the topology of this network plays an essential role in controlling individuals behavior. Specifically, our results show that as the network gets more connected (i.e. degree distribution is random or uniform (Watts-Strogatz or grid networks respectively) disease spread is faster and therefore individuals are not obligated to cooperate. However, when the dynamics are studied in a scale free contact network, as degree distribution follows a power-law, we show that similarly as the mechanistic ODEs model individuals cooperate so their transmission probability is reduced.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,027
Tête enseignante GPT0,294
Écart entre enseignants0,266 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations19
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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