Afbeelding tegoed: NASA
Vorig jaar stierven meer dan een miljoen mensen aan malaria, voornamelijk in Sub-Sahara Afrika. Uitbraken van Dengue Fever, hantavirus, West Nile Fever, Rift Valley Fever en zelfs Plague treffen nog steeds af en toe dorpen, steden en hele regio's. Voor de tientallen of honderden die pijn lijden en voor hun dierbaren, moeten deze ziekten uit het niets op hen lijken te komen.
Toch zijn deze ziekten niet zonder rijm of reden. Wanneer zich een uitbraak voordoet, is dat vaak omdat omgevingsfactoren zoals regenval, temperaturen en vegetatie het toneel vormen voor een toename van de bevolking in ziektedragende plagen. Muggen of muizen of teken gedijen en de ziekten die ze dragen, verspreiden zich snel.
Dus waarom zou u deze omgevingsfactoren niet in de gaten houden en waarschuwen wanneer de omstandigheden rijp zijn voor een uitbraak? Wetenschappers zijn door deze mogelijkheid verleid sinds het idee voor het eerst werd geuit door de Russische epidemioloog E. N. Pavlovsky in de jaren zestig. Nu halen technologie en wetenschappelijke kennis het idee in en lijkt een regionaal waarschuwingssysteem voor het uitbreken van ziekten binnen handbereik.
Ronald Welch van NASA's Global Hydrology and Climate Center in Huntsville, Alabama, is een van de wetenschappers die werkt aan de ontwikkeling van zo'n systeem voor vroegtijdige waarschuwing. 'Ik ben in malariagebieden geweest in zowel Guatemala als India', zegt hij. 'Meestal word ik getroffen door de armoede in deze gebieden, op een niveau dat zelden voorkomt in de Verenigde Staten. De mensen zijn warm en vriendelijk en ze waarderen het, wetende dat we er zijn om te helpen. Het voelt heel goed om te weten dat je bijdraagt aan het verlichten van ziekte en het voorkomen van de dood, vooral de kinderen. ”
De benadering van Welch en anderen combineert gegevens van hightech milieusatellieten met ouderwets veldwerk in 'kaki korte broek en stoffige laarzen'. Wetenschappers zoeken en bezoeken plaatsen met uitbraken van ziekten. Vervolgens bekijken ze satellietbeelden om te zien hoe ziektevriendelijke aandoeningen er vanuit de ruimte uitzien. De satellieten kunnen dan kijken naar die omstandigheden in een hele regio, land of zelfs continent terwijl ze elke dag één keer per dag geruisloos door de lucht glijden.
In India bijvoorbeeld, waar Welch onderzoek doet, hebben gezondheidsfunctionarissen het over het opzetten van een systeem voor vroegtijdige waarschuwing via malaria voor het hele land. In samenwerking met wiskundige Jia Li van de Universiteit van Alabama in Huntsville en het Malaria Research Center in India hoopt Welch een proefstudie te doen in Mewat, een overwegend landelijk gebied in India ten zuiden van New Delhi. Het gebied herbergt meer dan 700.000 mensen in 491 dorpen en 5 steden, maar is slechts ongeveer tweederde van de grootte van Rhode Island.
"We verwachten tot een maand van tevoren waarschuwingen te kunnen geven voor een hoog ziekterisico voor een bepaald dorp of gebied", zegt Welch. "Met deze 'rode vlaggen' kunnen gezondheidsfunctionarissen hun vaccinatieprogramma's, muggenspray en andere ziektebestrijdingsinspanningen concentreren op de gebieden die ze het meest nodig hebben, en misschien een uitbraak voorkomen voordat het gebeurt."
Uitbraken worden veroorzaakt door een verbijsterende verscheidenheid aan factoren.
Voor de muggensoort die malaria draagt in het studiegebied van Welch bijvoorbeeld, zou een uitbraakhotspot zwembaden met stilstaand water hebben waar volwassen muggen hun eieren kunnen afzetten om te rijpen tot nieuwe volwassenen. Dit kunnen aanhoudende plassen zijn op dichte, kleiachtige grond na hevige regenbuien, moerasgebieden in de buurt of zelfs met regen gevulde emmers die gewoonlijk door dorpelingen buiten worden gelaten. Een malaria-hotspot zou warmer zijn dan 18 ° C, omdat bij kouder weer de eencellige "plasmodium" -parasiet die eigenlijk malaria veroorzaakt, te traag werkt om zijn infectiecyclus te doorlopen voordat de gastheermug sterft. Maar het weer mag niet te warm zijn, anders zouden de muggen zich in de schaduw moeten verstoppen. De luchtvochtigheid moet zweven in het bereik van 55% tot 75% dat deze muggen nodig hebben om te overleven. Bij voorkeur zou er vee of ander vee zijn binnen het vliegbereik van de muggen van 1 km, omdat deze plagen zich eigenlijk liever voeden met het bloed van dieren.
Pas op als al deze voorwaarden samenvallen!
Het documenteren van enkele van deze factoren, zoals het bodemtype en de lokale gewoonten voor het verlaten van emmers, vereist initieel grondwerk van onderzoekers in het veld, merkt Welch op. Deze informatie is aangesloten op een geautomatiseerd kaartsysteem dat een geografische informatiesysteemdatabase (GIS) wordt genoemd. Veldwerk is ook vereist om te karakteriseren hoe de lokale muggensoort zich gedraagt. Bijt het mensen binnen of buiten of beide? Andere factoren, zoals de locatie van weilanden en menselijke woningen, worden ingevoerd in de GIS-kaart op basis van satellietbeelden met ultrahoge resolutie van commerciële satellieten zoals Ikonos en QuickBird, die objecten op de grond zo klein als 80 cm breed kunnen spotten. Vervolgens worden regio-brede variabelen zoals temperatuur, regenval, vegetatietypen en bodemvocht afgeleid van satellietgegevens met gemiddelde resolutie, zoals van Landsat 7 of de MODIS-sensor op NASA's Terra-satelliet. (MODIS staat voor MODerate-resolution Imaging Spectrometer.)
Wetenschappers voeren al deze informatie in een computersimulatie die bovenop een digitale kaart van het landschap loopt. Geavanceerde wiskundige algoritmen kauwen op al deze factoren en spugen een schatting van het uitbraakrisico uit.
De fundamentele degelijkheid van deze benadering voor het schatten van ziekterisico is bevestigd door eerdere studies. Een groep van de Universiteit van Nevada en het Desert Research Institute was in staat om historische percentages van herten-muisinfecties door het Sin Nombre-virus met een nauwkeurigheid van maximaal 80% te "voorspellen", alleen gebaseerd op het vegetatietype en de dichtheid, hoogte en helling van de land- en hydrologische kenmerken, allemaal afgeleid van satellietgegevens en GIS-kaarten. Een gezamenlijke NASA Ames / University of California at Davis-studie behaalde een succespercentage van 90% bij het identificeren van welke rijstvelden in centraal Californië grote aantallen muggen zouden kweken en welke minder, op basis van Landsat-gegevens. Een ander Ames-project voorspelde 79% van de dorpen met hoge muggen in de Chiapas-regio van Mexico op basis van landschapselementen in satellietbeelden.
Perfecte voorspellingen zullen waarschijnlijk nooit mogelijk zijn. Net als het weer is het fenomeen menselijke ziekte te ingewikkeld. Maar deze bemoedigende resultaten suggereren dat redelijk nauwkeurige risicoschattingen kunnen worden gemaakt door ouderwets veldwerk te combineren met de nieuwste satelliettechnologieën.
"Alle benodigde stukjes van de puzzel zijn er," zegt Welch, die de hoop biedt dat spoedig uitbraken van ziekten die "uit het niets" lijken te komen, mensen veel minder vaak zullen overrompelen.
Oorspronkelijke bron: NASA Science Story
