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一朝被咬,十年怕井绳:一种将异质性蚊虫叮咬行为纳入传播模型的建模框架

种群与进化 2025-10-14 v2 动力系统

摘要

蚊媒疾病爆发的风险与蚊虫吸血频率(即叮咬率)密切相关. 然而,蚊媒疾病传播的标准模型固有地假设蚊虫在每个繁殖周期仅叮咬一次——这一假设在自然界中常被违背. 多次叮咬的驱动因素也会影响蚊虫卵巢发育周期时长(GCD),该量常用于估计叮咬率. 此处,我们提出了一种新颖的框架,用于将更复杂的蚊虫叮咬行为纳入传播模型,考虑了蚊虫叮咬率的异质性以及多次叮咬之间的关联. 我们给出了基本后代数 N0\mathcal{N}_0 和基本再生数 R0\mathcal{R}_0 的一般公式,分别为蚊虫种群和病原体传播持续性的阈值度量. 为展示其灵活性,我们从该框架推导了源自经验、现象学或机制建模视角的特定模型. 利用卵巢发育周期时长作为标准量进行模型间比较,我们表明关于叮咬过程的假设强烈影响 GCD 与 R0\mathcal{R}_0 之间的关系. 在标准的一次繁殖周期一口叮咬假设下,R0\mathcal{R}_0 是 GCD 倒数的增线性函数,而叮咬过程的其他模型可呈现饱和或凹向的关系. 关键的是,从机制视角来看,GCD 的减少可导致 R0\mathcal{R}_0 的显著下降. 本工作强调了将蚊虫行为动力学纳入传播模型的重要性,并提供了一种评估针对蚊虫叮咬的个体层面干预如何扩展以确定种群层面蚊媒疾病风险的方法.

关键词

引用

@article{arxiv.2503.10585,
  title  = {Once bitten, twice shy: A modeling framework for incorporating heterogeneous mosquito biting into transmission models},
  author = {Kyle J. -M. Dahlin and Michael A. Robert and Lauren M. Childs},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10585},
  year   = {2025}
}

备注

34 pages, 8 figures