跨尺度建模异质SI流行病系统中的共进化动力学
摘要：一种新的结构化组分模型，用于描述易感与感染个体在异质SI流行病系统中的共进化动力学。在这个模型中，易感组分通过一个连续变量来描述个体对感染的抵抗水平，而感染组分通过一个连续变量来描述感染个体的病毒载量。我们首先建立一个个体为基础的模型，通过随机过程描述单个个体的动力学，从而对个体动力学进行细粒度表示，并捕捉个体之间进化轨迹的随机变异。然后，我们正式推导出这个模型的介观对应物，该对应物由对易感和感染个体的群体密度函数的耦合积分微分方程组成。接下来，我们考虑这个系统的适当重新缩放版本，并进行正式的渐近分析，推导出相应的宏观模型，该模型由易感和感染个体比例、易感个体对感染的平均抵抗水平以及感染个体的平均病毒载量的耦合普通微分方程组成。总体而言，这导致了易感和感染个体之间的共进化动力学在多个尺度上的一致数学表示。我们为介观和宏观模型提供了良好的完备性结果，并且我们表明，在宏观模型的解组件的长时间行为上的分析结果、基于蒙特卡洛模拟的个体为基础模型的结果和宏观模型的数值解之间存在极好的一致性。
作者：Tommaso Lorenzi, Elisa Paparelli, Andrea Tosin
论文ID：2306.16432
分类：Populations and Evolution
分类简称：q-bio.PE
提交时间：2023-06-30