Улучшенная оценка численности клещей с помощью данных «гражданской науки»

Приложения и сайты, такие как eBird и iNaturalist, позволяют людям сообщать о своих наблюдениях — от миграции певчих птиц до обнаружения новых планет. В результате создаются огромные наборы данных, превосходящие по объёму то, что могут собрать профессиональные учёные. Однако систематические ошибки в качестве данных «гражданской науки» часто мешают их использованию для решения фундаментальных научных вопросов.

Новое исследование под руководством Там Тран, получившей докторскую степень в лаборатории Дастина Брисона на биологическом факультете Пенсильванского университета, использует эти данные, предлагая метод коррекции их систематических ошибок для повышения научной ценности. Тран и коллеги применили этот метод к большому набору данных по Ixodes scapularis — черноногому клещу, переносчику болезни Лайма. Результатом стала самая подробная на сегодня карта распространения этого клеща на северо-востоке США.

Исследование опубликовано в Journal of the Royal Society Interface.

«Обычно ошибки в данных гражданской науки можно скорректировать, учитывая характеристики сборщика: уровень образования, опыт и так далее, — говорит Тран. — Но у нас не было этих данных. Вместо этого мы использовали демографические данные на уровне округов и несколько других факторов, чтобы успешно скорректировать ошибки. Это позволило создать самую актуальную карту обилия клещей на Северо-Востоке».

Новые карты могут помочь в информировании о рисках болезни Лайма и важности проверки на наличие клещей после посещения их мест обитания.

«Сочетание данных, собранных общественностью, с научными данными в статистических моделях позволило выявить и скорректировать ошибки сбора и использовать этот богатый массив данных для проверки важных научных гипотез», — отмечает Брисон.

Тран, как будущий врач-учёный, интересуется влиянием изменений окружающей среды, таких как изменение климата, на здоровье. Она присоединилась к лаборатории Брисона, изучающей экологию и эволюцию болезни Лайма, чтобы исследовать влияние климата на клещевые болезни.

Лаборатория Брисона сотрудничает с учёными из Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк (NYSDOH), которые почти два десятилетия собирают черноногих клещей, отслеживая расширение их ареала. Их программа активного эпидемиологического надзора собрала более 85 000 клещей по всему штату.

В 2018 году Тран узнала о программе при Университете Северной Аризоны (при поддержке Bay Area Lyme Foundation), через которую граждане могут присылать клещей для идентификации и проверки на патогены. За четыре года (2016–2019) программа получила более 20 000 клещей из 49 штатов и Пуэрто-Рико — в шесть раз больше первоначальных оценок. Ранее на основе этих данных было задокументировано присутствие клещей — переносчиков болезни Лайма — в 83 округах (24 штатов), где они ранее не регистрировались.

Увидев примерную корреляцию между данными NYSDOH и данными гражданской науки по Нью-Йорку, Тран и коллеги решили выявить и скорректировать систематические ошибки в последних. Поскольку данных о самих сборщиках (кроме округа проживания) было мало, исследователи использовали открытые данные переписи на уровне округов:

• медианный доход домохозяйства,
• численность населения,
• уровень бедности,
• расовый состав,
• уровень образования,
• возрастное распределение.

Каждый из этих факторов коррелирует с риском болезни Лайма.

Чтобы учесть осведомлённость о болезни Лайма, исследователи включили:

• уровень заболеваемости в округе,
• тренды поисковых запросов Google по слову «Lyme disease».

Также был добавлен показатель средней годовой температуры в округе как индикатор вероятности нахождения людей на природе (и, следовательно, обнаружения клеща).

Учёт этих переменных, часть из которых была связана с завышением, а часть — с занижением числа клещей, «значительно улучшил соответствие данных гражданской науки данным Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк», — говорит Тран.

Применив свою модель ко всему северо-востоку США, исследователи создали самую надёжную на сегодня карту численности клещей по округам.

«Это предсказание обилия клещей от Мэна до Нью-Джерси, валидированное с помощью уникальных данных активного надзора из Нью-Йорка, — говорит Тран. — Такой подход позволяет решать масштабные научные вопросы, преодолевая ограничения профессиональной науки: время, деньги и географическое положение».

Учитывая быстро растущую, по данным CDC, заболеваемость клещевыми инфекциями, данные, собранные общественностью, могут помочь предсказать, где болезнь Лайма с наибольшей вероятностью затронет жителей.

«Это новый способ использования гражданской науки», — заключает Тран.