Published September 15, 2023
| Version v1
Publication
Open
Novel insights for a nonlinear deterministic-stochastic class of fractional-order Lassa fever model with varying kernels
- 1. Government College University, Faisalabad
- 2. University of Engineering and Technology Lahore
- 3. Lebanese American University
- 4. Taif University
Description
Lassa fever is a hemorrhagic virus infection that is usually spread by rodents. It is a fatal infection that is prevalent in certain West African countries. We created an analytical deterministic-stochastic framework for the epidemics of Lassa fever employing a collection of ordinary differential equations with nonlinear solutions to identify the influence of propagation processes on infected development in individuals and rodents, which include channels that are commonly overlooked, such as ecological emergent and aerosol pathways. The findings shed light on the role of both immediate and subsequent infectiousness via the power law, exponential decay and generalized Mittag-Leffler kernels. The scenario involves the presence of a steady state and an endemic equilibrium regardless of the fundamental reproduction number, [Formula: see text], making Lassa fever influence challenging and dependent on the severity of the initial sub-populations. Meanwhile, we demonstrate that the stochastic structure has an exclusive global positive solution via a positive starting point. The stochastic Lyapunov candidate approach is subsequently employed to determine sufficient requirements for the existence and uniqueness of an ergodic stationary distribution of non-negative stochastic simulation approaches. We acquire the particular configuration of the random perturbation associated with the model's equilibrium [Formula: see text] according to identical environments as the presence of a stationary distribution. Ultimately, modeling techniques are used to verify the mathematical conclusions. Our fractional and stochastic findings exhibit that when all modes of transmission are included, the impact of Lassa fever disease increases. The majority of single dissemination pathways are less detrimental with fractional findings; however, when combined with additional spread pathways, they boost the Lassa fever stress.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
حمى لاسا هي عدوى فيروسية نزفية تنتشر عادة عن طريق القوارض. وهي عدوى قاتلة منتشرة في بعض بلدان غرب أفريقيا. أنشأنا إطارًا تحليليًا حتميًا عشوائيًا لأوبئة حمى لاسا باستخدام مجموعة من المعادلات التفاضلية العادية مع حلول غير خطية لتحديد تأثير عمليات الانتشار على التطور المصاب لدى الأفراد والقوارض، والتي تشمل القنوات التي يتم تجاهلها بشكل شائع، مثل المسارات البيئية الناشئة والهباء الجوي. تسلط النتائج الضوء على دور كل من العدوى الفورية واللاحقة من خلال قانون القوة، والانحلال الأسي وحبات ميتاج- ليفلر المعممة. يتضمن السيناريو وجود حالة مستقرة وتوازن مستوطن بغض النظر عن رقم التكاثر الأساسي، [الصيغة: انظر النص]، مما يجعل تأثير حمى لاسا صعبًا ويعتمد على شدة المجموعات السكانية الفرعية الأولية. وفي الوقت نفسه، نثبت أن هيكل مؤشر ستوكاستيك لديه حل إيجابي عالمي حصري من خلال نقطة بداية إيجابية. يتم استخدام نهج مرشح ليابونوف العشوائي لاحقًا لتحديد المتطلبات الكافية لوجود وتفرد توزيع ثابت إرغودي لنهج المحاكاة العشوائية غير السلبية. نكتسب التكوين الخاص للاضطراب العشوائي المرتبط بتوازن النموذج [الصيغة: انظر النص] وفقًا لبيئات متطابقة مثل وجود توزيع ثابت. في نهاية المطاف، يتم استخدام تقنيات النمذجة للتحقق من الاستنتاجات الرياضية. تظهر نتائجنا الجزئية والعشوائية أنه عند تضمين جميع طرق الانتقال، يزداد تأثير مرض حمى لاسا. تكون غالبية مسارات النشر الفردية أقل ضررًا مع النتائج الجزئية ؛ ومع ذلك، عندما تقترن بمسارات انتشار إضافية، فإنها تزيد من إجهاد حمى لاسا.Translated Description (French)
La fièvre de Lassa est une infection à virus hémorragique qui se propage généralement chez les rongeurs. C'est une infection mortelle qui prévaut dans certains pays d'Afrique de l'Ouest. Nous avons créé un cadre analytique déterministe-stochastique pour les épidémies de fièvre de Lassa en utilisant une collection d'équations différentielles ordinaires avec des solutions non linéaires pour identifier l'influence des processus de propagation sur le développement infecté chez les individus et les rongeurs, qui comprennent des canaux qui sont généralement négligés, tels que les voies écologiques émergentes et les aérosols. Les résultats mettent en lumière le rôle de l'infectiosité immédiate et ultérieure via la loi de puissance, la désintégration exponentielle et les grains de Mittag-Leffler généralisés. Le scénario implique la présence d'un état d'équilibre et d'un équilibre endémique quel que soit le nombre fondamental de reproduction, [Formule : voir texte], rendant l'influence de la fièvre de Lassa difficile et dépendante de la gravité des sous-populations initiales. En attendant, nous démontrons que la structure stochastique a une solution positive globale exclusive via un point de départ positif. L'approche stochastique de Lyapunov candidat est ensuite utilisée pour déterminer les exigences suffisantes pour l'existence et l'unicité d'une distribution stationnaire ergodique d'approches de simulation stochastique non négatives. Nous acquérons la configuration particulière de la perturbation aléatoire associée à l'équilibre du modèle [Formule : voir texte] selon des environnements identiques comme la présence d'une distribution stationnaire. En fin de compte, les techniques de modélisation sont utilisées pour vérifier les conclusions mathématiques. Nos résultats fractionnels et stochastiques montrent que lorsque tous les modes de transmission sont inclus, l'impact de la maladie de la fièvre de Lassa augmente. La majorité des voies de dissémination uniques sont moins préjudiciables avec des résultats fractionnés ; cependant, lorsqu'elles sont combinées à des voies de propagation supplémentaires, elles augmentent le stress dû à la fièvre de Lassa.Translated Description (Spanish)
La fiebre de Lassa es una infección por virus hemorrágico que generalmente se transmite por roedores. Es una infección mortal que prevalece en ciertos países de África Occidental. Creamos un marco analítico determinista-estocástico para las epidemias de fiebre de Lassa empleando una colección de ecuaciones diferenciales ordinarias con soluciones no lineales para identificar la influencia de los procesos de propagación en el desarrollo infectado en individuos y roedores, que incluyen canales que comúnmente se pasan por alto, como las vías ecológicas emergentes y de aerosol. Los hallazgos arrojan luz sobre el papel de la infecciosidad inmediata y posterior a través de la ley de potencia, la decadencia exponencial y los granos de Mittag-Leffler generalizados. El escenario implica la presencia de un estado estacionario y un equilibrio endémico independientemente del número de reproducción fundamental, [Fórmula: ver texto], lo que hace que la influencia de la fiebre de Lassa sea desafiante y dependiente de la gravedad de las subpoblaciones iniciales. Mientras tanto, demostramos que la estructura estocástica tiene una solución positiva global exclusiva a través de un punto de partida positivo. El enfoque estocástico candidato de Lyapunov se emplea posteriormente para determinar los requisitos suficientes para la existencia y singularidad de una distribución estacionaria ergódica de enfoques de simulación estocástica no negativos. Adquirimos la configuración particular de la perturbación aleatoria asociada con el equilibrio del modelo [Fórmula: ver texto] de acuerdo con entornos idénticos a la presencia de una distribución estacionaria. En última instancia, se utilizan técnicas de modelado para verificar las conclusiones matemáticas. Nuestros hallazgos fraccionarios y estocásticos muestran que cuando se incluyen todos los modos de transmisión, aumenta el impacto de la enfermedad de la fiebre de Lassa. La mayoría de las vías de diseminación únicas son menos perjudiciales con hallazgos fraccionarios; sin embargo, cuando se combinan con vías de diseminación adicionales, aumentan el estrés por fiebre de Lassa.Files
s41598-023-42106-0.pdf.pdf
Files
(4.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c08958e717acda2f2d67a78142f7d06b
|
4.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رؤى جديدة لفئة عشوائية حتمية غير خطية من نموذج حمى لاسا الجزئي مع حبات مختلفة
- Translated title (French)
- Nouvelles idées pour une classe déterministe-stochastique non linéaire de modèle de fièvre de Lassa d'ordre fractionnaire avec des noyaux variables
- Translated title (Spanish)
- Conocimientos novedosos para una clase determinista-estocástica no lineal de modelo de fiebre de Lassa de orden fraccional con granos variables
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386769959
- DOI
- 10.1038/s41598-023-42106-0
References
- https://openalex.org/W113138064
- https://openalex.org/W1275718198
- https://openalex.org/W1509033271
- https://openalex.org/W1808337354
- https://openalex.org/W1970306899
- https://openalex.org/W1974190671
- https://openalex.org/W1977060646
- https://openalex.org/W2047196305
- https://openalex.org/W2053568460
- https://openalex.org/W2078987314
- https://openalex.org/W2112680994
- https://openalex.org/W2134837756
- https://openalex.org/W2168996312
- https://openalex.org/W2184554897
- https://openalex.org/W2296046244
- https://openalex.org/W2340706426
- https://openalex.org/W2344565806
- https://openalex.org/W2364992128
- https://openalex.org/W2462637757
- https://openalex.org/W2606385482
- https://openalex.org/W2782414258
- https://openalex.org/W2793781800
- https://openalex.org/W2808598323
- https://openalex.org/W2885016653
- https://openalex.org/W2891568620
- https://openalex.org/W2903782776
- https://openalex.org/W2963641381
- https://openalex.org/W3008440919
- https://openalex.org/W3008677350
- https://openalex.org/W3015192910
- https://openalex.org/W3030631368
- https://openalex.org/W3082665269
- https://openalex.org/W3126774683
- https://openalex.org/W3130026750
- https://openalex.org/W3138149347
- https://openalex.org/W3185806040
- https://openalex.org/W3207850185
- https://openalex.org/W4210257256
- https://openalex.org/W4210995538
- https://openalex.org/W4221057862
- https://openalex.org/W4292994524
- https://openalex.org/W4296395886
- https://openalex.org/W4297021547
- https://openalex.org/W4307701268
- https://openalex.org/W4313439748
- https://openalex.org/W4318570658