Spatio-temporal characterization of dengue dynamics in Ibagué - Colombia: possible factors and interventions for its control

Abstract

El Dengue (DENV) es una enfermedad vectorial transmitida principalmente por los mosquitos del género Aedes. En Colombia el dengue tiene un comportamiento endémico-epidémico, con brotes cada 3 años apro-ximadamente. Entender las dinámicas del dengue resulta esencial para poder plantear estrategias de control que permitan evitar que se sigan presentando brotes epidémicos. En este estudio se planteó la correlación del dengue con variables socioeconómicas, demográficas y climáticas en varias escalas de agregación espa-cial a lo largo de 6 años de estudio. Se filtraron variables demográficas utilizando Regresiones con Pesos Geográficos (GWR) y las variables que mostraron tener una alta influencia y baja colinealidad se incluyeron en un modelo espaciotemporal por medio de Aproximación Laplaciana Anidada (INLA), con la intención de estimar la significancia e influencia de estas sobre la incidencia del dengue en Ibagué, Colombia. A su vez, se construyó un modelo basado en agentes (ABM) y se incluyeron las variables socioeconómicas y demográfi-cas previamente seleccionadas para tener una simulación más robusta del comportamiento del dengue respec-to a la población de mosquitos y a la conducta humana, para identificar cuales personas podrían ser más pro-pensas a adoptar estrategias de control e intervenciones individuales y el impacto de estas a escala local. Se encontró que la mayoría de las variables socioeconómicas no son significativas en grandes escalas de agru-pación, pero si en bajas escalas de agregación. Adicionalmente, logramos captar el efecto del DENV en Iba-gué en una simulación e incluir intervenciones, mostrando que la limpieza de contenedores de agua estanca-da reduce el conteo de casos y desplaza los brotes de las estaciones de altas temperaturas. Los insecticidas tienen un efecto similar, pero adicionalmente eliminan los picos elevados. Los mosquiteros no mostraron un cambio notorio en los casos de dengue cuando eran aplicados a porcentajes bajos de la población.

Dengue virus (DENV) is a vectorial disease transmitted mainly by mosquitoes from the Aedes genus. In Colombia, dengue has an endemic-epidemic behavior, with significant outbreaks approximately every three years. Therefore, understanding the dynamics of the virus is essential to propose control strategies to avoid outbreaks. We proposed the correlation between DENV and socioeconomic, demographic, and environmental variables on different levels of spatial aggregation over a 6-year study. We filtered out variables using Geographically Weighted Regression (GWR), from which influential predictors were later included in a spatiotemporal model through an Integrated Nested Laplace Approximation model (INLA), to estimate their significance and influence on DENV incidence in Ibagué, Colombia. Additionally, we built an Agent-Based Model (ABM) including the socioeconomic and demographic variables seeking robustness in the simulations of DENV, integrating mosquito populations and human behavior, which allowed us to simulate which people would have a higher tendency to adopt individual interventions and the impact those have at a local scale. We found that most socioeconomic and demographic variables are non-significant at big scales of spatial aggregation but are still relevant on smaller scales. We were also able to capture the effect of DENV in Ibagué on a simulated model and include interventions, which showed that cleaning still-water containers lowers cases count and displaces outbreaks from high temperature seasons. Insecticides have a similar effect at lowering cases, but also remove high peaks. Mosquito nets don¿t display a big change in DENV cases when applied to small percentages of the population.