Popolazione e zanzare nello stesso modello

Il sistema sviluppato dai ricercatori considera essenzialmente due componenti: la popolazione umana e i vettori, rappresentati dalle zanzare, principalmente Culex pipiens, responsabili della trasmissione del West Nile virus all'uomo.

La dinamica della popolazione viene rappresentata attraverso una versione quantistica del "Game of Life", il modello matematico ideato all'inizio degli anni Settanta per studiare come da regole locali relativamente semplici possano emergere comportamenti collettivi complessi. Nel nuovo approccio, questo sistema viene utilizzato per simulare la dinamica e la mobilità della popolazione, mentre parallelamente vengono modellati in maniera stocastica il comportamento delle zanzare e le loro interazioni con gli esseri umani.

Quando aumenta la presenza dei vettori crescono quindi le possibilità di interazione con la popolazione e, conseguentemente, le occasioni di trasmissione del virus. Il modello cerca di tradurre quantitativamente questa relazione, permettendo di osservare come l'andamento delle infezioni cambi modificando alcuni parametri.

Ricostruita l'ondata italiana del 2025

Per verificare il funzionamento del sistema, i ricercatori hanno utilizzato i dati epidemiologici dell'Istituto superiore di sanità relativi alla stagione 2025.

Secondo gli autori, il modello è riuscito a riprodurre con elevata accuratezza le curve cumulative delle infezioni osservate sia a livello locale sia su scala regionale, intervenendo sui parametri relativi alla crescita e alla riduzione della popolazione di zanzare. L'analisi si è concentrata in particolare sulle aree nelle quali durante l'estate 2025 era stata osservata una maggiore circolazione del virus, tra cui Lazio, Campania e Veneto.

Il risultato consente soprattutto di utilizzare il sistema non soltanto per ricostruire quanto è già accaduto, ma per modificare le variabili e osservare come potrebbe cambiare la diffusione del virus in scenari differenti.

Temperatura e umidità tra le variabili da studiare

Uno degli aspetti analizzati riguarda il rapporto tra proliferazione delle zanzare e condizioni meteorologiche.

Confrontando le principali ondate di West Nile osservate nel 2018, 2022 e 2025 con i dati climatici, il gruppo ha rilevato che nel modello la crescita della popolazione dei vettori presenta un andamento compatibile con l'aumento delle temperature estive e le variazioni dell'umidità relativa.

Gli stessi ricercatori invitano tuttavia alla cautela: il numero delle ondate considerate non è ancora sufficiente per stabilire una correlazione statistica definitiva. Il risultato rappresenta quindi un'indicazione da approfondire e non la dimostrazione di un rapporto causale diretto tra singoli parametri meteorologici e dimensioni delle epidemie.

Il sistema permette comunque di simulare cosa potrebbe accadere aumentando o riducendo la popolazione delle zanzare, per esempio in presenza di condizioni ambientali particolarmente favorevoli alla loro proliferazione oppure in seguito a interventi di controllo dei vettori.

Un possibile strumento per valutare la prevenzione

È proprio questa possibilità di costruire scenari alternativi a rappresentare una delle potenziali applicazioni del modello. Le simulazioni consentono infatti di osservare quanto una variazione nella popolazione delle zanzare possa modificare la curva delle infezioni e quindi di valutare quantitativamente differenti ipotesi di intervento.

Il gruppo della Federico II sta ora utilizzando i dati ISS relativi al 2026 per analizzare la stagione in corso. Il modello parte dalla fase iniziale della diffusione osservata e simula possibili evoluzioni in relazione alla dinamica dei vettori, a sua volta influenzabile da fattori ambientali e meteorologici.

L'obiettivo, spiega Andrea Maria Chiariello, docente della Federico II e coordinatore del gruppo, è disporre non soltanto di una descrizione quantitativa della diffusione del West Nile, ma di uno strumento con cui interpretare i dati e confrontare scenari utili alla definizione delle strategie di prevenzione. L'approccio potrebbe inoltre essere esteso ad altre infezioni trasmesse da vettori, come Dengue e Zika.

Il modello non rappresenta dunque uno strumento in grado di "prevedere" con certezza quando e dove si verificherà un'epidemia. La sua funzione è piuttosto simulare ciò che potrebbe accadere al cambiare delle condizioni, aiutando a comprendere quanto gli interventi sulla popolazione dei vettori possano incidere sulla dinamica della trasmissione.