Seminário

Data informed reaction-diffusion models for mitigating the spread of diseases in urban environments

Sala 3.2.16, Ciências ULisboa

Por Jesús Gómez-Gardeñes (University of Zaragoza, Spain).

The ongoing trend of increasing urbanization poses a complex challenge for epidemiology. In highly populated cities, where people interact closely, infectious diseases can spread more easily. Several factors, including higher population density, easier transmission of pathogens, and disparities in socioeconomic status within urban areas, make these places more susceptible to epidemics [1-3]. However, amid these urbanization challenges, cities also offer opportunities for innovative approaches to epidemiology. Recent scientific advancements, particularly in network epidemiology and metapopulation modeling, hold promise for addressing the intricacies of infectious diseases in urban settings effectively [4,5]. In this seminar, we will explore how people's recurrent mobility patterns [6] and their distribution within a city can be used to design efficient testing and containment strategies to combat epidemics, especially when resources are limited.

We will present two applications. First, we will address the efficient allocation of biocontrol resources to abate vector-borne diseases. In 2009, it was discovered that when Aedes aegypti mosquitoes are infected with a bacterium called Wolbachia transmission of the dengue virus from mosquitoes to humans is drastically reduced. Unfortunately, Aedes mosquitoes do not acquire Wolbachia in their natural environment, this bacterium has to be introduced in a laboratory and, then, the mosquitoes are released in areas affected by dengue transmission. A difficult question to answer is how to spatially distribute Wolbachia-carrying mosquitoes so that their immunizing effect reaches and protects as many people as possible. To do this, we begin by developing a data informed metapopulation model that is able to recreate and predict the spatial spread of dengue in a given region [7]. Once the basic ingredients of the spread of dengue disease are understood, the most important geographical areas for the emergence of an epidemic are analyzed, allowing the generation of a geographical immunization ranking.

The second application is a model that allows to identify the ideal locations of test resources within the backbone of the urban transportation network of a city. In particular, the proposed model allows us to calculate the spatial and temporal progression of an epidemic and determine its threshold [8]. Once presented the setup and its behavior we will leverage on the new ingredient introduced in our model to identify those critical fluxes that trigger the onset of epidemic waves in urban environments. Then we explore a practical surveillance strategy that involves limited daily testing resources. We target these tests at individuals traveling through the identified critical pathways. Our findings indicate that by concentrating tests on a small number of travel routes (those identified as most critical), we can achieve optimal mitigation, resulting in a lower attack rate, a reduced and delayed epidemic peak, and an early alert for public health systems. To conclude, we present a realistic application of our strategy by mapping critical mobility flows between different city areas into routes between major public transportation stations.

Bibliography:

  • [1] E. Alirol, L. Getaz, B. Stoll, F. Chappuis, and L. Loutan, Lancet Infectious Diseases 11, 131 (2011)
  • [2] V.J. Lee, M. Ho, C.W. Kai, X. Aguilera, D. Heymann, and A. Wilder-Smith, Lancet Infectious Diseases 20, 527 (2020)
  • [3] S. Hazarie, D. Soriano-Paños, A. Arenas, J. Gómez-Gardeñes, and G. Ghoshal, Communications Physics 4, 1 (2021)
  • [4] V. Colizza, R. Pastor-Satorras, and A. Vespignani, Nature Physics 3, 276–282 (2007)
  • [5] D. Balcan, V. Colizza, B. Gonçalves, H. Hu, J. J. Ramasco, and A. Vespignani, Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) 106, 21484 (2009)
  • [6] J. Gómez-Gardeñes, D. Soriano-Panos, and A. Arenas, “Critical regimes driven by recurrent mobility patterns of reaction–diffusion processes in networks”, Nature Physics 14, 391–395 (2018)
  • [7] A Reyna-Lara, D Soriano-Paños, JH Arias-Castro, HJ Martínez, J Gómez-Gardeñes, Chaos 32, 041105 (2022)
  • [8] Valgañón, D. Soriano-Paños, A. Arenas, J. Gómez-Gardeñes, Chaos 32, 043102 (2022)
11h00-12h00
CFTC - Centro de Física Teórica e Computacional

Seminário de Lógica Matemática, por Stephen Mackereth (Dartmouth College, USA).

Título/data/local do evento e fotografias dos três oradores

A sessão irá partilhar exemplos de boas práticas de três instituições de ensino superior, nomeadamente de CIÊNCIAS.

Webinar por Cristina Branquinho (Ciências ULisboa / cE3c).

Seminário em Biologia Humana e Ambiente, por Carlos Gravato (Departamento de Biologia Animal, Ciências ULisboa).

Título/data/local do evento e fotografia do orador

Talk @LASIGE, por Xiaojie Zhu (King Abdullah University of Science and Technology).

Seminário do Departamento de Física de Ciências ULisboa, por Efrem Maconi (University of Vienna, Austria).

The Genotype-Phenotype map is a conceptual and modeling tool that represents development in the context of evolution. In order to promote a philosophy of evolution more aware of the putative centrality of this important research tool, this workshop gathers evolutionary biologists and philosophers interested in the notion.

Seminário do Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa, do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais e do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente, por Seán O'Callaghan (Marine and Freshwater Research Centre - MFRC at the Atlantic Technological University - ATU, Galway, Ireland).

Título/data/local do evento e fotografia de três jovens

Conferência no âmbito do VII Encontro dos Presidentes dos Conselhos Gerais das Universidades Públicas Portuguesas - a entrada é livre, mediante inscrição prévia.

Data Science Seminar, por Pedro Saint-Maurice (Champalimaud Foundation).

Data e logótipo do evento

Atenção! Este evento vai aumentar a tua pressão arterial. O WBME é um evento de entrada livre que certamente não vais querer perder!

Título da iniciativa e fotografia de pessoas a correr

A Universidade de Lisboa associa-se à Corrida Sempre Mulher, oferecendo as primeiras 70 inscrições na Caminhada, para integrar o grupo da ULisboa. A iniciativa é aberta a toda a comunidade da ULisboa, mediante inscrição até 07 de outubro.

Curso dirigido a estudantes de todos os ciclos e a profissionais (académicos ou não) que lidem com informação que necessite ser analisada e suportada com metodologia estatística, com foco na resolução de problemas e no apoio à tomada de decisão.

Seminário Doutoral I (Doutoramento em Biologia), por Sara Faria.

Seminário de Pós-graduação (Doutoramento em Biologia), por Eduardo Miguel Onofre Feijão.

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Célio Fernandes (Departamento de Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal).

INTERSELF Interdisciplinary Conference.

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No contexto atual de rápida evolução e mudanças globais, a sustentabilidade emergiu como um elemento central nas estratégias dos negócios inovadores. A quinta conferência da Green Savers, intitulada “Sustentabilidade: uma visão 360º”, visa explorar a importância da sustentabilidade como fator primordial para o sucesso e longevidade das empresas modernas.

Ciências Research & Innovation Day 2024

Join us on October 22 (Tuesday) for the 6th edition of Ciências Research & Innovation Day: an opportunity for faculty, researchers and innovators to share their work with both the internal and external community, fostering collaboration and networking.

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A Universidade de Lisboa acolhe a segunda edição do Unite! Widening Open Science Policy Forum, centrado na promoção do desenvolvimento de universidades europeias de ciência e inovação aberta.

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Permacultura? Não é uma pseudociência esotérica? Uma utopia sem fundamento científico? Para desmistificar estas e outras ideias, o permacultor certificado Tiago Silva (SmartLeap) guiar-te-á pelos caminhos desta prática multidisciplinar, fundada em sólidas bases empíricas.

Título "Prémio Universidade de Lisboa '23"

Instituído com o apoio da Caixa Geral de Depósitos, o Prémio ULisboa tem como objetivo distinguir e premiar uma individualidade de nacionalidade portuguesa ou estrangeira, que tenha contribuído de forma notável para o progresso e o engrandecimento da Ciência e/ou Cultura e projeção internacional de Portugal.

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Submissão de trabalhos de Mestrado e de Doutoramento realizados na ULisboa, ligados à temática da saúde, até 30 de outubro.

Ariel Space Mission - Consortium Meeting Lisbon

A reunião de fim de ano do Consórcio responsável pela missão espacial Ariel da Agência Espacial Europeia (ESA) vai realizar-se em CIÊNCIAS e no Pavilhão do Conhecimento - Ciência Viva.

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O primeiro Tropical Summit visa reunir líderes de todo o mundo para abordar os desafios tropicais mais prementes.

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