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UCR: El exitoso uso de modelos matemáticos para analizar la evolución del COVID-19 en Costa Rica es publicado por la revista ‘Nature’

Las condiciones epidemiológicas de Costa Rica durante la pandemia por el COVID-19 han sido analizadas mediante modelos matemáticos. Este trabajo permitió hacer predicciones que sirvieron de insumo en la toma de decisiones de las autoridades de salud pública. Foto: Karla Richmond, UCR.

Trabajo con el Ministerio de Salud y la OPS

Modelar y responder a las preguntas de las autoridades del Ministerio de Salud fue muy desafiante, según los investigadores

La modelación matemática de situaciones específicas de la pandemia realizada por especialistas de la Universidad de Costa Rica (UCR) durante más de un año y medio ha dado muy buenos frutos. Primero, esta labor ha sido decisiva para las autoridades costarricenses durante la crisis sanitaria y, segundo, la experiencia se recoge en una publicación de una revista científica de gran renombre internacional.

El pasado 10 de febrero, la revista Scientific Reports, de Nature, publicó el artículo titulado «Projecting the impact of Covid-19 variants and vaccination strategies in disease transmission using a multilayer network model in Costa Rica».

El artículo trata del trabajo realizado en el 2021, en el que se analizó qué pasaría ante la presencia de posibles nuevas variantes, como delta, y no se tenía una proporción suficiente de la población vacunada o si se contaba con una tasa alta de vacunación. Ese análisis se hizo conjuntamente con la Organización Panamericana de la Salud (OPS) y los resultados se presentaron al Ministerio de Salud.

Desde el inicio de la pandemia, un grupo de investigadores del Centro de Investigación en Matemática Pura y Aplicada (Cimpa), de la UCR, ha colaborado en la toma de decisiones de los jerarcas del Ministerio de Salud, al proporcionarles información y proyecciones sobre las tendencias a corto plazo de dicha enfermedad.

El seguimiento a la realidad epidemiológica del país se hizo con la ayuda de herramientas computacionales que utilizan y procesan información día a día mediante modelos probabilísticos estocásticos (incluye tanto acciones predecibles como elementos aleatorios).

Una de las situaciones de mayor relevancia que los investigadores lograron predecir y acertar fue el decrecimiento del número de casos y de enfermos ingresados a las unidades de cuidados intensivos (UCI), por los efectos de la vacunación, en un momento en el que los contagios iban en aumento.

Para los investigadores, los resultados alcanzados se deben en gran parte a que el modelo elaborado es muy robusto y este tipo de herramientas ya han sido probadas en ejercicios académicos y para conocer la dinámica de diferentes enfermedades.

“Este modelo de redes que se desarrolló trata de hacer una caricatura de la realidad, en el sentido de que la dinámica de transmisión de la enfermedad está incorporada, con cinco millones de nodos o personas y distintos tipos de capas o personas”, explica el Dr. Fabio Sánchez Peña, coordinador del grupo de investigadores.

Los académicos se encuentran muy complacidos de que una revista científica como Nature haya acogido el artículo enviado, ya que pudieron superar los filtros rigurosos que existen para el proceso de recepción y de revisión del texto.

“La aceptación del artículo en esta revista tan prestigiosa constituye un gran logro para el equipo y, a nivel profesional para cada uno de nosotros, porque valida el trabajo realizado”, expresó Sánchez.

Según la Dra. Yury E. García Puerta, otra de las investigadoras, el valor de este trabajo es que las autoridades de salud fueron las primeras en conocer los resultados. “Quienes nos dedicamos a las matemáticas aplicadas proponemos soluciones, pero muy pocas veces estas llegan hasta los tomadores de decisiones”, señaló.

La aplicación de sus conocimientos matemáticos en un trabajo que incide en la calidad de vida de la población de Costa Rica es para el Dr. Juan Gabriel Calvo Alpízar, especialista en análisis numérico, un reto y un aprendizaje.

“El uso de datos ayudó que pudiéramos explorar este modelo. Sin esta información sobre contagios, mortalidad, hospitalizaciones y vacunación, el estudio posiblemente hubiera sido solo de interés teórico y no se hubiera podido aplicar a la toma de decisiones. Porque no solo es importante tener datos, sino también que sean datos de calidad”, aseguró.

Modelo adaptado a Costa Rica

El modelo de redes multicapas se adaptó a la situación epidemiológica de Costa Rica, con el objetivo de determinar las probabilidades de propagación del COVID-19, a partir de las interacciones diarias de cinco millones de personas.

Se hace una distinción entre las relaciones con la familia, amigos, colegas de trabajo y contactos esporádicos. Cada una de estas «capas» tiene diferentes características y tasas de transmisión.

Además, el modelo contiene información sobre personas enfermas, hospitalizadas, vacunadas, en cuidados intensivos y sobre defunciones.

La vacunación y su impacto en la reducción de hospitalizaciones y muertes son aspectos incorporados en el modelo computacional, el cual fue adaptado a la situación epidemiológica de Costa Rica. Foto: Laura Rodríguez Rodríguez, UCR.

Todos estos datos, de carácter público, fueron suministrados por el Ministerio de Salud, la Caja Costarricense de Seguro Social y el Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC).

“Ese alto nivel de detalle y la información sobre la dinámica de la enfermedad contribuyó a que el modelo sea más cercano a la realidad”, destacó Sánchez.

Sin embargo, estas herramientas tienen limitaciones. La principal es que requieren mucho poder computacional para lograr que los programas corran y se necesita tiempo. En contraste, los investigadores tuvieron que trabajar en circunstancias particulares y bajo mucha presión.

Durante la presente pandemia se han desarrollado modelos similares en otros países, pero más que todo en el ámbito académico. El caso de Costa Rica es único, por la relación tan directa entre los científicos, las instituciones y las autoridades de salud pública.

Valor científico

Uno de los aspectos que fortalecieron y enriquecieron la investigación científica es el trabajo interdisciplinario, de acuerdo con los especialistas.

El equipo está conformado por profesionales de diferentes disciplinas, no solo participaron los matemáticos de la UCR, sino también especialistas de salud pública, de medicina y de economía de la salud. Esto permitió una gran retroalimentación que enriqueció el trabajo, porque los resultados que se presentan en el artículo no son solamente un modelo y unos números, sino que hay un análisis del contexto epidemiológico del país.

“En el artículo no solamente se dice que la curva va a bajar o va a subir, sino también qué representa eso para el país en términos económicos y para salvar vidas”, resaltó García.

El hecho de contar con otros especialistas -añadió- hace que el lenguaje matemático se traduzca a otras disciplinas y sea accesible para las autoridades de salud.

De acuerdo con Sánchez, el valor científico de esta modelación radica en el hecho de que “se pudo predecir con certeza y a corto plazo el efecto que iba a tener la taza de vacunación en Costa Rica, lo cual se puede extrapolar a otras realidades, asumiendo que se disponga de la información que nosotros teníamos”.

Además de los tres matemáticos mencionados, el grupo de investigación lo conforman el estadístico Dr. Luis Barboza Chinchilla y la especialista en salud pública, M. D. Paola Vásquez Brenes, también de la UCR. Asimismo, participaron el Dr. Gustavo Mery Valdovinos, funcionario de la OPS, y la M. D. Tania Rivas Chaves, del Ministerio de Salud.

 

Patricia Blanco Picado
Periodista, Oficina de Divulgación e Información, UCR

UCR: Especialistas valoran importancia de la modelación matemática de epidemias y el análisis de datos para la toma de decisiones de política pública

  • La matemática contribuye a solucionar problemas actuales del mundo

  • Del 25 al 28 de febrero en la Universidad de Costa Rica, veinte países analizan aportes de la matemática aplicada

Imagen con derechos de uso abierto.

La modelación matemática de epidemias (como el coronavirus y el dengue) y el análisis de datos (de gran utilidad para la toma de decisiones de política pública) son dos áreas de la matemática aplicada a la solución de problemas con miras a mejorar la calidad de vida de la población.

Esos y otros temas se discuten en el XXII Simposio Internacional de Métodos Matemáticos Aplicados a las Ciencias (Simmac), el cual se realiza del 25 al 28 de febrero en la Universidad de Costa Rica (UCR).

Participan en esta actividad alrededor de 200 investigadores e investigadoras de 20 países, entre estos Alemania, Argentina, Chile, Italia, México, Nicaragua, El Salvador, Suecia, Brasil Estados Unidos y Uruguay, así como estudiantes de matemática y disciplinas afines, como la estadística, ciencias de la computación y actuaría.

De acuerdo con noticias recientes, Italia encargó a un equipo de especialistas en matemática, física y medicina la elaboración de un algoritmo, que sirva para verificar los datos relativos a las personas infectadas con el Covid-19 y su entorno, con el fin de rastrear el origen de la infección en el norte del país.

Con un objetivo similar, investigadores de la UCR, estadounidenses y suizos trabajan en la creación de un modelo matemático de predicción, que permitirá prevenir el dengue, el zika y el chikunguña, enfermedades que generan más de 6 000 casos anuales en el país, según datos oficiales.

El Simposio Internacional de Métodos Matemáticos Aplicados a las Ciencias (Simmac) es organizado por el Centro de Investigación en Matemática Pura y Aplicada (Cimpa). Su director, el Dr. Alexánder Ramírez González, fue uno de los oradores durante la inauguración de la XXII versión del Simposio. Foto: Karla Richmond.

El análisis de datos —un asunto de mucha polémica en los últimos días en círculos políticos del país— fue el área que originó el nacimiento del Simmac en la Universidad de Costa Rica en 1978.

“Es un área del conocimiento que surgió en los años sesenta con una base estadística y con la idea de tomar datos y analizarlos, sin suponer un modelo previo en los datos”, explicó el Dr. Javier Trejos Zelaya, matemático y organizador del Simposio por más de 20 años.

Trejos añadió que este campo de la estadística se desarrolló en Estados Unidos, Japón, Francia y en los Países Bajos, gracias a los avances de la computación, con el propósito de analizar grandes volúmenes de datos.

Este conocimiento fue adquirido en Francia y traído al país por el Dr. Jorge Poltronieri Vargas, profesor jubilado de la Escuela de Matemática de la UCR, quien —junto con Bernardo Montero— organizó el primer Simmac, con el apoyo de colegas franceses. “Poco a poco se fue desarrollando esa cultura del análisis de datos en la UCR. Esta no es una disciplina nueva en Costa Rica”, afirmó Trejos.

En la actualidad, el análisis de datos se nutre de la matemática, la probabilidad, la computación (desde el aspecto algorítmico y la visualización para la representación gráfica de los datos), la inteligencia artificial, la minería de datos y la ciencia de datos (data science), muy relacionada con las ciencias sociales.

En el Simmac 2020, participan cerca de 200 investigadores e investigadoras de diferentes partes del mundo, entre ellas la profesora e investigadora María Alessandra Racusa, de la Universidad de Catania, de Italia. Foto: Karla Richmond.

En la inauguración de la versión XXII del Simmac, el Vicerrector de Investigación de la UCR, Dr. Fernando García Santamaría, dijo que las universidades públicas latinoamericanas enfrentan grandes desafíos políticos y de financiamiento.

“Vivimos supuestamente en una sociedad del conocimiento, pero para ciertos sectores es más importante una opinión”, lamentó.

Además, García recordó la responsabilidad de las instituciones de educación superior, así como de sus académicos y académicas, de compartir el conocimiento con todos los sectores de la sociedad. En este sentido, añadió, la Escuela de Matemática de la UCR y sus centros de investigación han llevado la matemática al campo social para contribuir con soluciones a problemas de gran significado político, económico y social de Costa Rica.

 

Patricia Blanco Picado

Periodista, Oficina de Divulgación e Información

Información tomada de: http://www.ucr.ac.cr/

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UCR: Nueva herramienta de control de las poblaciones de zancudos es implementada en el país

  • Datos sobre criaderos de A. aegypti alimentarán modelo matemático para prevención de dengue, zica y chicungunya

UCR Nueva herramienta de control de las poblaciones de zancudos es implementada en el pais
La colocación de trampas de huevos de mosquitos en zonas costeras del país para monitorear las poblaciones de zancudos transmisores de enfermedades, como el dengue, zica y chicungunya, es una herramienta que se utiliza en el país desde el 2017 (foto Laura Rodríguez).

Isabel Badilla Reyes vive en el Barrio El Carmen, en Puntarenas, y el año pasado sufrió chicungunya. Unos años atrás ella y otros miembros de su familia tuvieron dengue, ambas enfermedades transmitidas por zancudos infectados. Su casa es uno de los sitios que cada semana es visitada por inspectores del Ministerio de Salud que le dan seguimiento al comportamiento de las poblaciones de estos mosquitos. «Uno está limitado a hacer algo dentro de su casa o al frente de su casa, pero más allá uno no puede porque cada quien sabe cómo tiene su casa, si limpia o no limpia», expresó doña Isabel, quien indicó que su comunidad no está organizada en torno a este problema de salud pública y reclamó que el Ministerio de Salud fumiga «solo a veces».

Desde el 2015, el Ministerio de Salud puso en marcha un proyecto de instalación de trampas de huevos de mosquitos en zonas costeras del país, con el propósito de monitorear los criaderos y conocer el índice de la población de los zancudos en diferentes comunidades.

Las ovitrampas, como se le denomina a esta herramienta para la vigilancia y el control del mosquito Aedes aegypti, causante del dengue, zica y chicungunya, son colocadas y vigiladas cada semana por funcionarios del Ministerio de Salud en patios, jardines, corredores y pilas de casas de habitación y hoteles, entre otros establecimientos.

Con el fin de conocer el funcionamiento de esta metodología, que se utiliza en otros países latinoamericanos para el control del mosquito, investigadores del Centro de Investigación en Matemática Pura y Aplicada (Cimpa), de la Universidad de Costa Rica (UCR), participaron en la recolección de datos de las ovitrampas ubicadas en el barrio El Carmen, en la ciudad de Puntarenas.

Trece investigadores nacionales e internacionales, de distintas disciplinas, liderados por la UCR, trabajan en la creación de un modelo matemático que contribuirá a que las autoridades adopten las mejores estrategias para contrarrestar el dengue, el zika y el chikungunya, enfermedades que generan más de 6 000 casos en el país cada año.

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Los matemáticos del Centro de Investigación en Matemática Pura y Aplicada (Cimpa), de la UCR, Dr. Juan Gabriel Calvo y Dr. Fabio Sánchez, observan los huevos encontrados por el inspector del Ministerio de Salud, William Retana, en una ovitrampa colocada en el barrio El Carmen de Puntarenas (foto Laura Rodríguez).

De acuerdo con Fabio Sánchez Peña, investigador principal del proyecto y también profesor de la Escuela de Matemática, la información que recoge semanalmente el Ministerio de Salud servirá como insumo a los modelos en los que ellos están trabajando, para “determinar umbrales que nos digan en qué grado hay que reducir los criaderos para lograr una disminución en la incidencia de estas enfermedades”.

Las ovitrampas consisten en recipientes plásticos de color negro que se llenan de agua hasta cierto límite, con una felpa blanca en las paredes donde las hembras grávidas de mosquitos depositan sus huevos.

Los huevos –que se observan como minúsculos puntos negros sobre la tela– pueden sobrevivir hasta ocho meses sin presencia de agua y si durante este período vuelven a entrar en contacto con este líquido activan su proceso de crecimiento.

“El trabajo con las ovitrampas en el barrio El Carmen empezó el año pasado. Hay colocadas 23 ovitrampas en distintos puntos y se hacen conteos de los huevecillos cada ocho días”, relató William Retana Campos, uno de los inspectores del Ministerio de Salud dedicado a esta labor.

Retana comentó que ellos informan a las personas de esta comunidad sobre la cantidad de huevos encontrados en cada conteo, con el fin de sensibilizarlas y de motivarlas a que mantengan sus casas y su comunidad limpias y libres de criaderos de mosquitos.

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El Ministerio de Salud logró en el 2017 a través de la nueva metodología sacar de circulación a 103 000 huevos de zancudos que no llegaron a eclosionar y a ser adultos (foto Laura Rodríguez).

Asimismo, afirmó que los casos de personas afectadas por el dengue, zica o chicungunya se han reducido en el cantón central de Puntarenas.

Por su parte, el especialista de la UCR comentó que la información recabada por el Ministerio de Salud en las trampas es fundamental para conocer la distribución de criaderos del A. aegypti en el país. “Con base en los datos arrojados por las ovitrampas se ha podido determinar, que en esta área de Puntarenas, la presencia del mosquito Aedes aegypti es positiva”, señaló Sánchez. Por lo tanto, una comunidad donde la presencia del mosquito es detectada, tiene el potencial de que ocurran casos de dengue, zica o chicungunya.

Índice de infestación

Uno de los objetivos de las ovitrampas es detectar el índice de infestación de las poblaciones de mosquitos en una comunidad o zona.

Al respecto, Retana expresó que para la región de Puntarenas los números han sido variables. Por ejemplo, hay ovitrampas que reportan cero huevos, mientras que en otras se encuentran hasta 300 huevos depositados por las hembras de los mosquitos en una semana.

Según estimaciones de los funcionarios del Ministerio de Salud, en el 2017 se lograron sacar de circulación 103 000 huevos; es decir, que no llegaron a eclosionar y a ser adultos.

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En patios, jardines, corredores y en sitios oscuros son colocadas las ovitrampas que constituyen una herramienta de control de los mosquitos en las zonas costeras del país (foto Laura Rodríguez).

Basados en esa experiencia piloto, dicha institución decidió este año ampliar el proyecto e implementarlo en Limón y en Sixaola, en el Caribe; y en Santa Cruz de Guanacaste. Además, se colocarán ovitrampas en Peñas Blancas, en la frontera con Nicaragua, y en la Fortuna de San Carlos, en Alajuela, con el fin de monitorear los criaderos y los distintos géneros y especies de mosquitos que tenemos en nuestro país.

La Facultad de Microbiología de la UCR colabora actualmente con el Ministerio de Salud en el control de calidad de los datos sobre las poblaciones de mosquitos.

Adriana Troyo Rodríguez, investigadora de esa Facultad y quien participa en el proyecto coordinado por el CIMPA, manifestó que el Ministerio de Salud les envía muestras de larvas que recolecta en el campo y de las evaluaciones realizadas por los inspectores de salud, algunas de las cuales ya han sido identificadas por personal de esa entidad, para que la UCR revise y confirme la información.

En el laboratorio “nosotros revisamos sus análisis y les ayudamos con la identificación de especies de mosquitos que no han logrado identificar ellos mismos”, aclaró la microbióloga.

 

Patricia Blanco Picado

Periodista Oficina de Divulgación e Información.

 

Información tomada de: http://www.ucr.ac.cr/

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