Karlsruher Forscher halten Schulschließungen nach einer Studie für ein sehr effektives Mittel der Eindämmung des Infektionsgeschehens. Foto: imago images/Michael Weber

Wie kann eine Trendwende bei den Corona-Fallzahlen erreicht werden? Das ist die entscheidende Frage dieser Tage. Unter anderem fordern Forscher der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina in einer Stellungnahme einen „harten Lockdown“ über die Feiertage. Unter anderem schreiben sie: „Ab dem 14. Dezember 2020 sollte die Schulpflicht aufgehoben und nachdrücklich zur Arbeit im Homeoffice aufgefordert werden.“ Nun haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden, „dass insbesondere frühzeitige Schulschließungen die Trendwende bei den täglichen Fallzahlen ausmachen können“, wie es in einer Mitteilung des KIT heißt.

Die Wissenschaftler des KIT untersuchten die Wirkung, die sogenannte nichtpharmazeutische Interventionen (NPI) auf die Corona-Fallzahlen haben. Sie analysierten dazu Daten aus europäischen Ländern und den USA. Dabei nutzten sie Methoden der Künstlichen Intelligenz. Das Preprint ihrer Ergebnisse ist im European Journal of Information Systems erschienen. Ein Preprint ist eine Vorab-Publikation, die noch nicht von unabhängigen Forschern in einem Peer-Review-Verfahren begutachtet wurde.

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Die Wissenschaftler nutzten Daten aus der ersten Phase der Corona-Pandemie: zwischen dem 22. Januar und 12. Mai 2020. Dabei werteten sie die von der US-amerikanischen Johns-Hopkins-Universität erhobenen täglichen Fallzahlen aus, konkret für die Länder Österreich, Belgien, Deutschland, Italien, Norwegen, Spanien, Schweden, die Schweiz und Großbritannien sowie für 28 US-Bundesstaaten. Als Fallzahlen sind hier gemeint: die Zahlen der positiv auf Sars-CoV-2 Getesteten. Aussagen über die Zahl der an Covid-19 erkrankten und wirklich ansteckenden Personen sind hierbei nicht möglich.

Die Forscher nahmen vier Maßnahmen in den Blick: die allgemeine Einschränkung von Versammlungen, das Reduzieren persönlicher sozialer Kontakte, die Schulschließungen sowie den Lockdown, also ein allgemeines Herunterfahren des gesellschaftlichen Lebens mit Kontaktbeschränkungen. Berücksichtigt wurden dabei länderspezifische Merkmale wie die Altersstruktur, Bevölkerungsdichte, medizinische Infrastruktur und das Klima in den jeweiligen Ländern und Bundesstaaten.

Für faktenbasierte Aussagen über die Effektivität von Maßnahmen gegen die Corona-Pandemie nutzten die Wissenschaftler des KIT die sogenannte Concept-Drift-Erkennung, wie das Institut mitteilt. Diese Methode aus dem Gebiet des Maschinellen Lernens werde angewandt, um eine strukturelle Veränderung – einen sogenannten Drift – in einer datenerzeugenden Umgebung zu erkennen, erklärt das KIT. „Als in der Bekämpfung der Corona-Pandemie öffentlich die Frage diskutiert wurde, wann eine Maßnahme sich auf die Fallzahlen auswirke, haben wir entschieden, Verfahren aus diesem Bereich zu verwenden, um dies festzustellen“, sagte der Wirtschaftsinformatiker Niklas Kühl, einer der Autoren.

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Die Concept-Drift-Erkennung dient laut Aussagen der Forscher dazu, Künstliche Intelligenz (KI) robust zu gestalten. Diese wurde mit vorhandenen Daten trainiert und soll nun im Einsatz erkennen, wenn sich die Umgebung ändert. „Somit soll sie auch bei Eingangsdaten, die vom Gelernten abweichen, kontinuierlich akkurat weiterarbeiten“, heißt es zur Erklärung. Wenn sich also die gemeldeten Fallzahlen ändern, dann soll die Maschine dies erkennen und in Beziehung setzen mit einer Maßnahme, die zuvor eingeführt wurde. „Unsere Analyse zeigt, wie wichtig eine rechtzeitige Reaktion auf die Ausbreitung der Pandemie ist, um die aktiven Fälle auf einem überschaubaren Niveau zu halten“, schreiben die beteiligten Karlsruher Wissenschaftler Lucas Baier, Niklas Kühl, Jakob Schöffer und Gerhard Satzger.

Signifikanter Effekt bei Schulschließungen

Bis eine Maßnahme wirke, dauere es im Durchschnitt zwei Wochen, fanden die Forscher heraus. Vor allem bei Schulschließungen erkannten sie eine deutliche Wirkung. Niklas Kühl drückt es so aus: „Nach unserem Forschungsansatz konnte bei den Schulschließungen ein signifikanter Effekt auf die Dauer zwischen NPI-Beschluss und deren Auswirkung in den Daten identifiziert werden.“ Konkreter: Je eher die Schulen geschlossen worden seien, desto deutlicher habe sich der Effekt sinkender Fallzahlen gezeigt. „Hätten wir im Frühjahr in Deutschland einen Tag länger gewartet, bis wir die Schulen schließen, hätte dies laut unseren Analysen 125.000 zusätzliche Infektionen bedeutet, die Schließung sieben Tage später sogar 400.000 zusätzliche Fälle“, sagt der Wirtschaftsinformatiker.

Das Ergebnis der Effektivität von Schulschließungen bedeute jedoch nicht, dass andere Maßnahmen oder Faktoren, die nicht in das Modell einbezogen worden seien, nicht auch einen wesentlichen Einfluss auf die Eindämmung der Pandemie haben könnten, schreiben die Wissenschaftler. Das Tragen von Masken wurde in der Untersuchung nicht analysiert, weil diese Maßnahme in den betrachteten Ländern zumeist erst spät eingeführt wurde.

Alle Forschungsarbeiten, die sich auf die Messung der Wirksamkeit verschiedener nichtmedizinischer Maßnahmen bezögen, seien mit einem hohen Maß an Unsicherheit verbunden, so die Forscher. Dies liege insbesondere daran, dass je nach Land beziehungsweise Bundesstaat die konkrete Umsetzung stark variiere und die Bevölkerung die Maßnahmen unterschiedlich diszipliniert einhalte.

Studien machen verschiedene Aussagen zum Einfluss von Schulkindern

Zum Einfluss von Kindern und Schulen auf das Infektionsgeschehen gibt es unterschiedliche Forschungsergebnisse. So hätten die Schulferien im Sommer und Herbst keinen signifikanten Einfluss auf die Ausbreitung des Sars-CoV-2-Virus in Deutschland gehabt, schlussfolgerten Forscher im November in einer Studie, die vom RWI – Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung sowie den Universitäten Bochum, Dortmund und Duisburg-Essen veröffentlicht wurde. Zudem habe die Rückkehr zum vollen Schulbetrieb nach den Sommerferien nicht zur Erhöhung der Infektionen geführt – weder unter Kindern noch unter Erwachsenen. Die Studie wurde von Uta Schönberg, Kirill Borusyak und Clara von Bismarck-Osten erarbeitet, die am University College London (UCL) und am dortigen Centre for Research and Analysis of Migration (Cream) forschen.

Anders als die meisten epidemiologischen Studien, die das Infektionsgeschehen an einzelnen Schulstandorten beobachten, basiere die Studie auf deutschlandweiten Daten des Robert-Koch-Instituts (RKI), heißt es in der Mitteilung zur Studie. Für die Analyse seien statistische Methoden angewendet worden, die die zeitversetzten Start- und Endpunkte der Ferien in den verschiedenen Bundesländern ausnutzten.

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„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Schulen in der Verbreitung des Sars-CoV-2-Virus bislang eine untergeordnete Rolle gespielt haben“, sagte Uta Schönberg, Professorin am University College London. Die Annahme, dass die Rückkehr zum vollen Schulbetrieb nach den Sommerferien wesentlich zur zweiten Welle beigetragen habe, erscheine unbegründet – möglicherweise aufgrund der in den Schulen eingeführten Regeln zur Verhinderung von Ansteckungen. „Im Ergebnis lässt die Studie Zweifel aufkommen, ob Schulschließungen eine adäquate Maßnahme zur Eindämmung der Pandemie sind.“

Dem gegenüber stehen andere Ergebnisse. „In Schulen findet ein relevantes Infektionsgeschehen statt, und dieses wird auch aus den Schulen in die Familien getragen“, sagte zum Beispiel der Mikrobiologe Michael Wagner, Professor an der Universität Wien und Koordinator einer großangelegten österreichischen Studie, dem Wiener Standard. Im September und Oktober war an 243 Schulen des ganzen Landes ein sogenannter Gurgeltest an insgesamt 10.464 Probanden ohne Symptome durchgeführt worden. Das Ergebnis: Etwa 0,4 Prozent seien mit Sars-CoV-2 infiziert, so die Forscher. Dabei gebe es keine Unterschiede zwischen Schülern und Lehrern, was die Ansteckungshäufigkeit betreffe. Kinder unter zehn Jahren seien genauso häufig infiziert. Allerdings: An Schulen mit vielen Kindern aus sozial benachteiligten Familien sei das Risiko, infiziert zu sein, um das 3,6-Fache höher als an Schulen mit wenigen Kindern, die diesen familiären Hintergrund haben.

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„Die internationale Studienlage und unsere Daten erlauben es ganz sicher nicht zu sagen, Kinder spielen eine untergeordnete Rolle in der Pandemie“, schlussfolgerte der Mikrobiologe Michael Wagner. „Bitte hören wir auf mit der Diskussion, Kinder unter zehn würden keine Rolle spielen.“ Das RKI selbst hatte in einem Strategiepapier vom Oktober erklärt:„Die Evidenz zu genauer Auswirkung von Schulen und Kitas auf die Pandemie ist heterogen – zeigt aber klar auf, dass Bildungseinrichtungen einer der Orte sind, die eine Rolle im Infektionsgeschehen haben.“

Was konkret Berlin betrifft, heißt es in einer Mitteilung der Senatsbildungsverwaltung vom 11. Dezember: „Die von den Berliner Schulen gemeldeten Covid-19-Infektionszahlen sind seit drei Wochen rückläufig. Auch die neuesten, an diesem Freitag veröffentlichten Zahlen weisen niedrigere Werte als in der Vorwoche auf.“ Die Zahl der positiv getesteten Schüler sei um 72 Kinder und Jugendliche gesunken. Der Höhepunkt sei am 23. November 2020 erreicht worden: mit 1659 positiv getesteten Schülern unter insgesamt über 400.000.

Allerdings weiß niemand genau, wie hoch die Dunkelziffer ist. „Kinder und Jugendliche zeigen häufig keine oder nur eine milde Symptomatik“, schreibt das RKI. Die wichtigste Frage ist: Können sie auch bei einer Infektion mit symptomlosem Verlauf das Virus in der Familie weitergeben?