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Göttingen Lange Reisen begünstigen Seuchen
Campus Göttingen Lange Reisen begünstigen Seuchen
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18:26 26.08.2011
Mobilitätsnetzwerke bestimmen die Ausbreitung von Epidemien.
Mobilitätsnetzwerke bestimmen die Ausbreitung von Epidemien. Quelle: MPI
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Um auf diese Gefahr gezielter reagieren zu können, versuchen Wissenschaftler, Ausbreitungswege und -geschwindigkeit sogenannter Pandemien vorherzusagen.

Forschern des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) in Göttingen, der Universität Göttingen, der Northwestern University und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA ist es gelungen, das individuelle Bewegungs- und Reiseverhalten einzelner Personen in ihren mathematischen Modellen zu berücksichtigen. Die neuen Rechnungen zeigen nicht nur, dass ältere Modelle die Ausbreitungsgeschwindigkeit deutlich überschätzt hatten. Auch die bisher bekannten Kriterien für den globalen Ausbruch einer Krankheit müssen erweitert werden. Die wichtigste und zugleich komplexeste Unbekannte bei Vorhersagen über die Ausbreitung einer Seuche ist der Mensch. Denn alles hängt davon ab, welche Wege eine infizierte Person zurücklegt und wo sie auf weitere Menschen trifft, die sie anstecken könnte. Tritt eine erkrankte Person beispielsweise einen Langstreckenflug an, ergibt sich ein völlig anderes Bild, als wenn sie lediglich ins Nachbardorf fährt.

„Bisher wurde das Bewegungsverhalten der Menschen in den Modellen recht grob berücksichtigt, weil man nicht wusste, wie man dies mathematisch besser erfassen könnte“, erklärt Prof. Theo Geisel, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation. „In unserem Modell können wir nun erstmals die Mitglieder einer Population als Individuen mit unterschiedlichem Reiseverhalten beschreiben.“ Ältere Modelle umgingen dieses Problem. Sie nahmen vereinfachend an, dass sich eine Infektion nach den Gesetzen der Diffusion ausbreitet. „Dass in der globalisierten Welt aber neben kurzen Reisen auch solche über weite Strecken möglich sind, berücksichtigten diese Modelle nicht“, so Prof. Dirk Brockmann von der Northwestern University. Doch selbst jüngere Ansätze, die interkontinentale Reisen einbeziehen, bilden nicht alle Aspekte menschlichen Reiseverhaltens ab. Denn die Mitglieder einer Population wurden bisher nicht als Individuen mit eigenen Reisezielen betrachtet. Stattdessen nahmen die Modelle vereinfachend an, dass im Laufe der Zeit jede Person alle erreichbaren Orte aufsucht. Die meisten Menschen suchen jedoch nur wenige Orte außerhalb der eigenen Wohnung regelmäßig auf, etwa den Arbeitsplatz, den nahe gelegenen Supermarkt oder den Kindergarten. Ein Besuch etwa bei Verwandten im nächsten Bundesland findet deutlich seltener statt, die Fernreise nach Mexiko ist eine Ausnahme. Und die meisten Ziele steuern die meisten Menschen nie an.

Für jedes Individuum ergibt sich so ein eigenes Mobiltätsnetzwerk, das sich aus der begrenzten Anzahl seiner Reiseziele zusammensetzt. In ihren Modellen setzten die Forscher nun individuelle sternförmige Netzwerken an: Ausgangspunkt einer jeden Reise ist die eigene Wohnung. Vor der Rückkehr dorthin wird nur ein Ziel angesteuert. „Gerade dieses Rückkehren an den Ausgangsort wurde in bisherigen Modellen nicht berücksichtigt“, so Dr. Vitaly Belik vom MPIDS und MIT. Der neue Ansatz liefert ein kompliziertes System von Gleichungen, welches die Forscher mithilfe von Mathematik und in aufwändigen Computersimulationen untersuchen konnten.

„Unsere Rechnungen zeigen, dass mit zunehmender Mobilität der Individuen die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Krankheit nicht – wie bisher angenommen – immer weiter anwachsen kann“, so Geisel. Schließlich verändere ein verstärktes Reisen nicht die grundsätzliche Beschaffenheit der Netzwerke. Und ob eine Person den Weg zur Arbeit ein-oder zweimal am Tag zurücklegt, beeinflusst die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Epidemie nur wenig. Ältere Modelle hatten deshalb die Schnelligkeit der Ausbreitung von Seuchen stark überschätzt.

Zudem spielt die Reisedauer für die Entstehung von Seuchen eine wichtige Rolle. „Es kommt also gewissermaßen nicht darauf an wie oft man reist, sondern wie lange man unterwegs ist“, so die Wissenschaftler.

eb