„Das Reiseverhalten der Menschen ist der passende Schlüssel, um die globalen Verbreitungsmuster von Krankheitserregern verstehen und berechnen zu können“, sagt HU-Wissenschaftler Dirk Brockmann. Der Komplexitätsforscher und sein Kollege Dirk Helbing von der ETH Zürich haben eine mathematische Theorie entwickelt, mithilfe derer man nicht nur den Ursprungsort neuer Epidemien ausfindig machen, sondern auch mögliche Ausbreitungswege besser vorhersagen kann. Ihr Ansatz: Die beiden Forscher ersetzen geografische Entfernungen durch „effektive“ Distanzen. Die in der Fachzeitschrift Science (Dezember 2013) veröffentlichte Studie „The hidden geometry of complex, network-driven contagion phenomena“ zeigt, dass diese effektiven Entfernungen direkt aus den Reiseströmen des weltweiten Flugverkehrsnetzes bestimmt werden können. Auf diese Weise simulierten Brockmann und Helbing bereits die Ausbreitung der Schweinegrippe H1N1, des EHEC-Keims und des SARS-Virus. Brockmann hat das Rechenmodell nun auf die Verbreitung des Ebola-Virus in Westafrika angepasst und eine interaktive Simulation erstellt.

Dirk Brockmann | Humboldt-Universität zu Berlin und Robert Koch-Institut

Zur Nutzung der interaktiven Simulation wählen Sie einen der vier Startflughäfen aus. Die dann entstehende Grafik zeigt Verbindungen zwischen insgesamt 1227 Flughäfen aus der ganzen Welt an. Das Modell sortiert die Flughäfen nach der Ankunftszeit des Erregers von unten nach oben. Je weiter unten ein Zielflughafen in der Grafik auftaucht, umso höher ist dort die relative Importwahrscheinlichkeit. Die hier dargestellte Simulation ist eine vereinfachte Darstellung. Die ausführliche Darstellung.

Das Tool zeigt, auf welchen Wegen sich das Ebola-Virus mit relativer Importwahrscheinlichkeit weltweit ausbreiten könnte. Zwei Faktoren spielen hierbei eine Rolle: Die Wahrscheinlichkeit, dass eine infizierte Person in einer der angegebenen Regionen tatsächlich ins Flugzeug steigt sowie die Wahrscheinlichkeit, dass die infizierte Person am untersuchten Zielort aussteigt.

Lässt sich also die Ausbreitung des Ebola-Virus berechnen? „Das Modell gibt beispielsweise Auskunft darüber, wie hoch die relative Importwahrscheinlichkeit für den Flughafen Charles de Gaulle in Frankreich ist. Wie groß die absolute Wahrscheinlichkeit dafür ist, dass Frankreich in den kommenden Tagen einen Ebola-Fall importiert, können wir derzeit nicht berechnen. Daran arbeiten wir noch“, resümiert Brockmann.

Weitere Informationen

• Projektseite „Ebola 2014“ (Erläuterungen auf Englisch)
• Dirk Brockmann and Dirk Helbing: „The hidden geometry of complex, network-driven contagion phenomena“. Science, 13 December (2013).
• Erläuterungen zur mathematischen Theorie und zum Science-Papier (PDF)

Kontakt

Prof. Dr. Dirk Brockmann
Institut für Biologie
Humboldt-Universität zu Berlin

Tel.: +49 30 18754 2070
dirk.brockmann@hu-berlin.de

Twitter: @DirkBrockman
http://rocs.hu-berlin.de