Den här sommaren, när barer och restauranger och butiker började öppna igen över hela USA, människor gav sig ut trots det fortsatta hotet om covid-19.

Som ett resultat, många områden, inklusive St. Louis-regionen, ökade antalet fall i juli.

Med hjälp av matematisk modellering, ny tvärvetenskaplig forskning från labbet av Arye Nehorai, Eugene &Martha Lohman professor i elektroteknik vid Preston M. Green Department of Electrical &Systems Engineering vid Washington University i St. Louis, bestämmer det bästa tillvägagångssättet när det gäller att gå på gränsen mellan ekonomisk stabilitet och bästa möjliga hälsoresultat.

Gruppen – som även inkluderar David Schwartzman, en företagsekonomi Ph.D. kandidat vid Olin Business School, och Uri Goldsztejn, en Ph.D. kandidat i biomedicinsk teknik vid McKelvey School of Engineering – publicerade sina resultat 22 december i PLOS ETT .

Modellen indikerar att av de scenarier de överväger, samhällen skulle kunna maximera ekonomisk produktivitet och minimera överföring av sjukdomar om, tills ett vaccin var lättillgängligt, seniorer stannade mestadels hemma medan yngre människor gradvis återgick till arbetskraften.

"Vi har utvecklat en prediktiv modell för COVID-19 som tar hänsyn till, för första gången, dess sammankopplade effekt på både ekonomiska och hälsomässiga resultat för olika karantänspolitik, Nehorai sa. "Du kan ha en optimal karantänpolicy som minimerar effekten både på hälsan och på ekonomin."

Verket var en utökad version av en mottaglig, Utsatt, Infektiös, Återställd (SEIR) modell, ett vanligt matematiskt verktyg för att förutsäga spridning av infektioner. Denna dynamiska modell gör att människor kan flyttas mellan grupper som kallas fack, och för varje fack att påverka den andra i sin tur.

Som mest grundläggande, dessa modeller delar in befolkningen i fyra fack:De som är mottagliga, utsatt, smittsam och återhämtad. I en innovation till denna traditionella modell, Nehorais team inkluderade också infekterade men asymtomatiska människor, med hänsyn till den mest uppdaterade förståelsen av hur överföring kan fungera olika mellan dem och hur deras beteenden kan skilja sig från personer med symtom. Detta visade sig ha stor inflytande på modellens resultat.

Människor delades sedan in i olika "underavdelningar, " till exempel ålder (seniorer är de äldre än 60), eller efter produktivitet. Detta var ett mått på en persons förmåga att arbeta hemifrån vid karantänsåtgärder. Att göra detta, de såg på högskoleexamen som en proxy för vem som kunde fortsätta arbeta under en karantänsperiod.

Sen började de jobba utveckla ekvationer som modellerade hur människor flyttade från ett fack till ett annat. Rörelse påverkades av policy såväl som av de beslut en individ fattade.

"Till exempel, Goldsztejn sa, "om ekonomin minskar, det finns mer incitament att lämna karantän, " som kan dyka upp i modellen när människor flyttar från det isolerade utrymmet till det mottagliga utrymmet. Å andra sidan, att gå från smittsamt till återhämtat baserades mindre på en persons handlingar och kan bättre bestämmas av tillfrisknande eller dödlighet. Dessutom, forskarna modellerade dödligheten som en minskning över tiden, på grund av att medicinsk kunskap om hur man behandlar covid-19 blir bättre med tiden.

Teamet tittade på tre scenarier, enligt Schwartzman. I alla tre scenarierna, den givna tidslinjen var 76 veckor – då man antog att ett vaccin skulle vara tillgängligt – och seniorer förblev mestadels i karantän fram till dess.

• Om strikta isoleringsåtgärder upprätthölls genomgående.
• Om, efter att kurvan plattades ut, det skedde en snabb uppmjukning av isoleringsåtgärder av yngre människor till normal rörelse.
• Om, efter att kurvan plattades ut, isoleringsåtgärder hävdes långsamt för yngre människor.

"Det tredje scenariot är fallet som var bäst när det gäller ekonomiska skador och hälsoresultat, " sa han. "Eftersom i scenariot för snabb avkoppling, en annan sjukdom spreds och restriktioner skulle återinföras."

Specifikt, de hittade i det första scenariot, det finns 235, 724 dödsfall och ekonomin krymper med 34%.

I det andra scenariot, där det skedde en snabb uppmjukning av isoleringsåtgärder, ett andra utbrott inträffar för totalt 525, 558 döda, och ekonomin krymper med 32,2%.

Med en gradvis avslappning, som i det tredje scenariot, det finns 262, 917 dödsfall, och ekonomin krymper med 29,8%.

"Vi ville visa att det finns en avvägning, sade Nehorai. Och vi ville hitta, matematiskt, var är den söta platsen?" Som med så många saker, den "sweet spot" var inte i någon av extremerna – total låsning eller fortsatte som om det inte fanns något virus.

Ett annat nyckelfynd var ett som ingen borde bli förvånad över att höra:"Människors känslighet för smittsamhet är relaterad till de försiktighetsåtgärder de vidtar, " sa Nehorai. "Det är fortfarande viktigt att använda försiktighetsåtgärder - masker, social distansering, undvika folksamlingar och tvätta händerna."