Paleoepidemiological Considerations of Mobility and Population Interaction in the Spread of Infectious Diseases in the Prehistoric Past

Abstract

The processes of human mobility have been well demonstrated to influence the spread of infectious disease globally in the present and the past. However, to date, paleoepidemiological research has focused more on factors of residential mobility and population density as drivers for epidemiological shifts in prehistoric infectious disease patterns. A strong body of epidemiological literature exists for the dynamics of infectious disease spread through networks of mobility and interaction. We review the epidemiological theory of infectious disease spread and propose frameworks for application of this theory to bioarchaeology. We outline problems with current definitions of prehistoric mobility and propose a framework shift with focus on population interactions as nodes for disease transmission. To conceptualize this new framework, we produced a theoretical model that considers the interplay between climate suitability, population density, residential mobility, and human interaction levels to influence infectious disease patterns in prehistoric assemblages. We then tested observable effects of this model in paleoepidemiological data from Asia (n = 343). Relative risk ratio analysis and correlations were used to test the impact of population interaction, residential mobility, population density, climate, and subsistence on the prevalence and diversity of infectious diseases. Our statistical results showed higher levels of population interaction led to significantly higher prevalence of infectious disease in sedentary populations and a significant increase in pathogen diversity in mobile populations. We recommend that population interaction be included as an important component of infectious disease analysis of prehistoric population health alongside other biosocial factors, such as sedentism and population density.

Daar is goed gedemonstreer dat die prosesse van menslike mobiliteit die verspreiding van aansteeklike siektes wêreldwyd in die hede en in die verlede beïnvloed. Maar tot op hede het paleo-epidemiologiese navorsing egter meer gefokus op faktore van residensiële mobiliteit en bevolkingsdigtheid as dryfvere vir epidemiologiese verskuiwings in die prehistoriese infeksiesiektepatrone. Sterk epidemiologiese literatuur bestaan vir die dinamika van aansteeklike siektes wat versprei word deur netwerke van mobiliteit en interaksie. Ons ondersoek die epidemiologiese teorie van die verspreiding van aansteeklike siektes en stel raamwerke voor vir die toepassing van hierdie teorie op die bio-argeologie. Ons skets probleme met huidige definisies van prehistoriese mobiliteit en stel ‘n raamwerk verskuiwing voor met die fokus op bevolkings-interaksies as nodusse vir oordrag van siektes. Om hierdie nuwe raamwerk te konseptualiseer, het ons ‘n teoretiese model vervaardig wat die wisselwerking tussen klimaatsgeskiktheid, bevolkingsdigtheid, residensiële mobiliteit en menslike interaksievlakke oorweeg om die infeksiesiektepatrone in prehistoriese samestellings te beïnvloed. Daarna het ons die waarneembare effekte van hierdie model getoets in paleo-epidemiologiese data uit Asië (n = 343). Relatiewe risiko-verhoudingsanalise en korrelasies is gebruik om die impak van bevolkings-interaksie, residensiële mobiliteit, bevolkingsdigtheid, klimaat en bestaan op die voorkoms en diversiteit van aansteeklike siektes te toets. Ons statistiese resultate het gedemonstreer dat hoër vlakke van bevolkings-interaksie gelei het tot aansienlik hoër voorkoms van aansteeklike siektes in sittende bevolkings en ‘n beduidende toename in patogeen diversiteit in mobiele bevolkings. Ons beveel aan dat bevolkings-interaksie ingesluit word as ‘n belangrike komponent van die aantstekingsiekte-ontleding van die prehistoriese bevolkingsgesondheid, tesame met ander biososiale faktore soos sedentisme en bevolkingsdigtheid.