En la BUAP analizan problemas de dinámica poblacional y del estudio de propagación de enfermedades infecciosas

Lunes, Noviembre 12, 2018

Investigadores del CEMMAC utilizan la modelación matemática para la detección, prevención y control de brotes de dengue, zika, chikungunya, mayaro y fiebre amarilla

A través de la modelación matemática es posible proporcionar respuestas a problemáticas relacionadas con la educación, tecnología y salud pública, entre otras. En el Centro Multidisciplinario de Modelación Matemática y Computacional (CEMMAC) de la BUAP se desarrolla una línea de investigación sobre Epidemiología y Ecología, en la que se analizan problemas de dinámica poblacional y propagación de enfermedades infecciosas, transmitidas por contagio y vectores como dengue, zika, chikungunya, mayaro y fiebre amarilla.

En esta se estudian los efectos de la movilidad humana y el acarreo de criaderos de mosquitos Aedes Aegypti y Albopictus (transmisores de estas enfermedades), a través de modelos metapoblacionales y se proponen nuevos índices de riesgo; además de desarrollarse un software para la detección, prevención y control de las epidemias propagadas por vectores transmisores de estas enfermedades, así lo informó Andrés Fraguela Collar, coordinador del citado laboratorio de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM).    

“Lo que pretendemos es estudiar algoritmos de zonificación y mapas de riesgo dinámico para localizar las zonas del territorio nacional que son propicias a brotes y proponer medidas predictivas o reactivas para evitarlos o eliminarlos, tomando en cuenta que los mosquitos están acostumbrados a vivir en ciertas condiciones orográficas, geográficas, de temperatura, socioeconómicas, etcétera”.

Para llevar a cabo este trabajo, los investigadores manejan una gran cantidad de información proveniente de estudios socioeconómicos, entomológicos, epidemiológicos, ambientales, demográficos, redes de comunicación y transporte, movilidad humana y censos de salud pública, con el objetivo de construir los modelos matemáticos que determinen de qué forma se podrían generar y propagar las poblaciones de mosquitos en una región específica y, así, predecir qué zonas, libres de insectos, podrían ser afectadas en un tiempo determinado.

Esos modelos también describen el proceso de interacción de los mosquitos transmisores con las personas que habitan en dicha región, para poder prevenir la generación de un brote de la enfermedad. Dicha información es recabada de distintas instancias como el INEGI, la Secretaría de Salud, el Centro Nacional de Vigilancia Epidemiológica y Control de Enfermedades (CENAPRECE), CONAGUA, la Secretaría de Transporte, la Red Binacional Fronteriza de Salud México-EU y el Servicio Meteorológico Nacional, entre otros.

“Los mosquitos no pueden moverse entre distintas zonas por sí solos, porque tienen un rango de acción de 30 metros, pero si uno pica a una persona infectada y esta viaja a otra ciudad y ahí la pica otro mosquito, este último también se contagia y puede transmitir el virus al próximo individuo que pique, lo cual genera la red de infestación que tiene una dinámica muy compleja. Este tipo de escenarios y dinámicas de interacción es lo que se modela matemáticamente”, precisó.

El investigador, quien tiene un doble doctorado en Ciencias Físico Matemáticas por la Universidad Estatal M.V. Lomonosov de Moscú, en colaboración con el Instituto de Matemáticas V.A. Steklov de la Academia de Ciencias de Rusia, señaló que esas mismas dinámicas de interacción son las que indican la proliferación de poblaciones de mosquitos en todo el país, así como la cantidad de individuos que se infectan.

Estos datos proporcionan ideas a los investigadores para llevar a cabo sus pronósticos, “además, existen técnicas matemáticas que indican cómo sería posible controlar dichos brotes, por ejemplo, mediante fumigaciones, abatización, control biológico, “descacharrización” (recolección de objetos inservibles en zonas aledañas a las viviendas que pudieran ser potenciales criaderos de mosquitos), desarrollo de una red de suministro de agua potable, campañas de concientización, vacunación y otros métodos”, afirmó.    

Actualmente, la investigación sobre el dengue ha permitido la elaboración de diversas tesis de maestría y doctorado, así como la capacitación y formación de estudiantes del posgrado en Matemáticas de la FCFM, perteneciente al PNPC y actualmente en evaluación para obtener el nivel de Competencia Internacional.

En dichos trabajos de investigación se ha demostrado que aspectos como la diapausa (estado fisiológico de inactividad de los huevecillos del mosquito, que a menudo aparece para sobrevivir en condiciones ambientales desfavorables y predecibles, tales como temperaturas extremas, sequía o carencia de alimento) y la estacionalidad (se relaciona con la dependencia de los parámetros entomológicos respecto a las condiciones ambientales) influyen en la aparición de brotes de dengue.

El académico mencionó que aplicaron los modelos matemáticos que desarrollaron en ocho estados de la República (Baja California Sur, Chiapas, Guerrero, Sonora, Colima, Oaxaca, Sinaloa y Michoacán), donde se estudió el rol de estos factores en la aparición de los brotes de dengue y se obtuvo una gran coincidencia con los registros históricos de incidencia de esta enfermedad, demostrándose que en Michoacán el fenómeno de diapausa es crucial para la predicción de brotes.

Asimismo, con el fin de evitar la aparición de brotes de dengue se establecieron en cada uno de esos estados tres medidas de control con el uso de los modelos matemáticos: fumigación para controlar a la población de mosquitos adultos, abatización para la eliminación de larvas y descacharrización.

Como resultado se obtuvieron diversas estrategias de control químico, con las cuales se realizaron simulaciones para determinar la mejor estrategia costo-beneficio, considerando la estacionalidad y la diapausa, lo cual ha dado lugar a propuestas específicas que podrían ser consideradas por la Secretaría de Salud y los gobiernos de los correspondientes estados.

Por otro lado, señaló que también algunos problemas sociales como la obesidad, el burnout, las enfermedades cardiovasculares e incluso adicciones como el alcoholismo, la delincuencia y el crimen organizado, pueden ser estudiados mediante un proceso de abstracción en matemáticas, que permite construir para estos problemas modelos similares a los que se aplican al estudio de los problemas epidemiológicos y podrían generarse predicciones sobre su incidencia y propuestas para su control.

El CEMMAC está conformado por especialistas de Matemáticas, Computación, Física, Ingeniería y Electrónica de la BUAP, así como por un comité asesor constituido por investigadores de amplio reconocimiento internacional, estudiantes de posgrado, profesores invitados e investigadores asociados.