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Vivimos en un mundo extremadamente conectado, no solamente en lo digital, sino también en lo físico. Tenemos contactos con cientos de personas día a día y nos trasladamos miles de kilómetros en tiempos cortos. La disminución de la pobreza a través del mundo ha permitido mejorar condiciones de vida, lo que incluye la posibilidad de que más personas puedan optar por viajar a otros países y continentes. Esto ha hecho que seamos además un vehículo para enfermedades infecciosas, especialmente nuevas enfermedades que han aparecido en los últimos 20 años, y de las cuales no sabemos casi nada. Una de ellas nos sorprendió este año, la enfermedad COVID19, no sólo no tenemos ningún tipo de vacuna, sino que además muestra formas agresivas de propagación que en poco tiempo han impactado a todo el mundo.

El área que estudia las epidemias, se llama epidemiología, y hay tres aspectos importantes que se deben atacar en una pandemia:

  1. La parte médica: ve síntomas, tratamientos, vacunas.
  2. La parte de administración pública de la salud: encargada de aplicación de medidas a nivel de población y de asegurar las respuestas en los sistemas de salud.
  3. La parte cuantitativa (a la cual pertenecemos nosotros): que estudia la epidemia como un fenómeno de dinámica y utiliza matemáticas estadísticas y computación para simular o modelar posibles escenarios y proponer estrategias.

De inicio, deseamos aclarar que la longitud de este artículo refleja, a lo mejor de nuestro conocimiento, la enorme magnitud del reto que COVID-19 representa para Costa Rica. En nuestro caso, que hemos decidido seguir la vocación científica para tratar de contribuir a entender un poco mejor los aspectos específicos de cómo funciona el mundo, nos conecta el interés por sistemas complejos. Un país es un buen ejemplo en donde las personas, la industria, la infraestructura de transportes, la producción, la economía, las leyes y nuestras relaciones internacionales hacen que sea difícil entender cómo se ve el futuro a largo plazo: en los sistemas complejos no podemos depender de la intuición. Nuestras dificultades nacen de la cantidad y diversidad de interacciones que ocurren día con día: conversamos con amistades, pagamos por servicios públicos y hacemos trámites que terminan en decisiones a lo largo de una cadena de eventos donde el resultado final no es igual a la suma de todo lo que ocurre.

Sin embargo, la ciencia y la matemática nos muestran que cada vez más es posible entender la complejidad mejor en un momento histórico en donde la computación provee un enorme poder para analizar datos. Se nos hace obligatorio tratar de contribuir para evitar las consecuencias de salud inmediatas de COVID-19, y las de mediano y largo plazo que podrían afectar de manera irreversible nuestra vida en materia social y económica.

Las enfermedades infecciosas tienen la particularidad de que, al ser transmitidas de forma directa (o indirecta) por contacto, son capaces de multiplicarse de forma extremadamente rápida, en lo que nosotros describimos como crecimiento exponencial. Esto quiere decir que lo que inicia muy pequeño, con pocos casos, se extiende de forma acelerada, y mientras más casos, más rápido lo hace.

Estas enfermedades no solamente son un problema médico, sino además un problema a nivel de población, a escalas de espacio y de tiempo enormes. Por esta razón, una de las armas más potentes para poder controlar e idear estrategias a nivel país o región, es la utilización de modelos matemáticos, estadísticos y computacionales. Uno de nosotros, por ejemplo, tuvo la oportunidad de trabajar en el desarrollo de un modelo matemático para el Virus del Nilo, que estaba causando problemas en Canadá. Gracias al modelo matemático, el gobierno de Canadá logró cambiar las estrategias de control, pues pudimos demostrar matemáticamente que las acciones aplicadas eran contraproducentes. Pero este tipo de análisis, no se puede hacer en escala real, pues no se puede experimentar a nivel de población. Tampoco se puede decir probemos en este lugar esto, y en aquel otro esto otro. Todos los escenarios deben ser planteados mediante modelos matemáticos.

Los modelos matemáticos que se construyen, además, deben progresivamente incluir aspectos de las personas como seres sociales. Por ejemplo, de cómo la percepción impacta las decisiones que tomamos para alcanzar consenso y entendimiento colectivo[1]. Cuando hablamos de entender cómo administrar una emergencia, además, necesitamos tratar de representar la mayor cantidad de personas posibles en el modelo, las suficientes para que los datos que obtenemos sean lo suficientemente representativos a la realidad[2]. Similar a lo que ocurre durante la estimación de riesgo en vulcanología, estimar el riesgo del COVID-19 debe hacerse siempre desde los datos y los modelos para crear escenarios de la forma más realista posible, haciendo uso de todos los recursos a nuestra disposición incluídos aquellos provenientes de cooperación científica internacional. Nuestra experiencia conjunta indica que para atacar las consecuencias de COVID-19 de forma anticipativa no existen atajos, y que, a falta de suficientes datos, la única forma de proceder es mediante el mejor conocimiento disponible.

Sobre Covid

Hay varias características del coronavirus que lo hacen especial. Una de ellas es la forma en que se contagia, lo que se llama gotículas respiratorias (gotas muy pequeñas) pueden viajar en el aire, y llegar a otra persona, o pueden quedar en una superficie y durar de varias horas a incluso días. Esta es una de las razones por la cual se transmite agresivamente en la población. La otra razón de importancia es que una persona infectada, puede no mostrar síntomas por un periodo largo (alrededor de 14 días), esto hace que pueda estar contagiando a otras personas sin saberlo.

COVID-19, al ser un virus, actúa en cada organismo humano de formas ligeramente diferente. Por ejemplo, en algunas personas la respuesta puede ser leve y en otras grave. Esto podría explicarse debido a que es la primera vez que el virus y seres humanos entran en contacto. Además, todo virus tiene probabilidad de cambiar gracias a mutaciones que ocurren mientras se copia a sí mismo, secuestrando el cuerpo humano para este fin. Sin embargo, entre más personas adquieren el virus, mayor es la probabilidad de que algunas de estas mutaciones le permitan adaptarse de mejor forma al entorno, en particular al costarricense. Más importante aún, muchas de estas mutaciones pueden incrementar la peligrosidad del virus al permitirle explotar más vulnerabilidades o acceder a nuevas edades y tipos de poblaciones. Hasta la fecha se reportan 2090 genomas distintos secuenciados de COVID-19.

En las gripes estacionales se conoce de antemano muy bien el impacto de la epidemia, pero en el caso del Coronavirus hay muchas cosas que no se saben, no hay tratamientos, no hay vacunas, y esto representa un peligro. Además, dado que el coronavirus tiende a propagarse rápidamente, comparado con otras enfermedades contagiosas, satura los sistemas de salud muy rápido, como ya está sucediendo en algunos países, esto es un riesgo muy grande para el tratamiento y aislamiento de personas, y sobre todo para el tratamiento de personas que son más vulnerables a la enfermedad. Es importante destacar además que, similar a SARS, COVID-19 tiene la capacidad de permanecer viable en diferentes medios (plástico, vidrio, metal, madera), lo que le permite tener un alto potencial infeccioso.

Muchas de las estrategias que se utilizan para controlar una epidemia, vienen de la parte farmacológica. Estas van desde terapias antivirales, hasta la más importante que es una vacuna. Lamentablemente para COVID-19, aunque hay muchos estudios en progreso, ninguna de estas opciones está disponible ahora, y en caso de que se encuentre al menos una, se tomará tiempo en demostrar que es seguro usarlas en seres humanos, y en estar completamente probadas y listas para su uso y distribución masiva. Como mínimo, este proceso puede tomar entre 12 a 18 meses.

Con lo que contamos entonces son con medidas no-farmacológicas, es decir aplicación de estrategias a nivel de población para reducir la transmisión y propagación de la enfermedad. Estas estrategias se han investigado desde la matemática. Uno de los modelos más efectivos utilizados desde hace casi 100 años. A estos modelos se les conoce como SIR, que viene de las siglas, Susceptible-Infectado-Recuperado. En este video explicamos en qué consisten estos modelos. Lo importante es que de modelos matemáticos se han logrado detectar las siguientes estrategias para control no-farmacológico de una enfermedad infecciosa:

  1. Reducir la probabilidad de infección. Esto se logra mediante medidas de higiene, y reducción de contactos, desde el uso de alcohol en gel, hasta mascarillas. Ambas limitan las posibilidades de transmisión del virus. También incluye vacunas, que en este momento son inexistentes para coronavirus.
  2. Reducir la exposición de susceptibles a la enfermedad. En este caso las cuarentenas, que es la remoción de personas enfermas, y el auto-aislamiento, que es el acto voluntario de una personas a “desconectarse” totalmente de otras personas.
  3. No hacer nada y esperar inmunidad de rebaño. En todas las enfermedades infecciosas cuando el nivel de infectados es alto, el virus comienza a perder su capacidad de expandirse, y además las variantes menos agresivas se mantienen. Esta estrategia tiene un costo humano y de salud muy alto.

Las primeras dos lo que intentan es suprimir la epidemia, con un costo social y económico alto, la tercera lo que hace es mitigar con un costo humano y social que puede ser alto (ver entrevista con experto en modelos del Reino Unido). El Reino Unido comenzó con políticas de mitigación, pero ahora está intentando supresión. Suecia por su lado ha apostado por mitigación, mientras la mayoría de los países están concentrando sus esfuerzos en supresión. En nuestra opinión, la opción de mitigar no es ni aceptable ni viable en el contexto demográfico, sanitario y económico costarricense.

Cualquiera que sea el conjunto de estrategias que se aplique, la anticipación ante la expansión de la enfermedad es esencial. Una de las dificultades de control de COVID-19 es que tiene un periodo inicial donde una persona puede estar infectada, pero no muestra síntomas. Esta es una de las principales razones por la cual la enfermedad se ha expandido rápidamente. La anticipación en este caso es poder detectar estas personas enfermas para ponerlas de inmediato en cuarentena. Corea del Sur ha aplicado esta estrategia, llegando a 10 mil aplicaciones de pruebas diarias, y en estos momentos han logrado contener la expansión del contagio.

Para controlar la enfermedad en Costa Rica, además de las recomendaciones generales, hay que tomar en cuenta muchos aspectos de la cultura del país, de su estructura demográfica, y de la forma en que las personas socializan y se movilizan, tanto en la Gran Área Metropolitana, como en zonas con población menos densa. Así, por ejemplo, en el país las personas no necesariamente trabajan, o estudian cerca del lugar donde viven, generando desplazamientos importantes que tienen consecuencias en la expansión de una enfermedad infecciosa.

También si vemos la pirámide poblacional, en Costa Rica es diferente a Guatemala, por ejemplo, y esto es relevante tanto en el comportamiento de la epidemia, cómo en las estrategias de control. De la misma manera, hay que considerar que los supermercados son lugares donde grandes concentraciones de personas se juntan constantemente, y por tanto hay que revisar cómo ha sido la movilidad de las personas infectadas en localizaciones donde el flujo de personas es muy alto.

Al realizar modelos y cuantificar acciones, se deben tener en cuenta todos estos factores y muchos más para poder cuantificar en qué medida aplicar acciones, y cuál es el resultado de ellas. No se puede simplemente esperar contando el número de casos por día como parámetro, pues los efectos aparecen días hasta semanas después, y sería muy tarde para poder ir ajustando acciones.

El sistema de salud costarricense es solidario y robusto, en contraste con otros países está construido sobre una base institucional fuerte. Esto ha llevado a que sea calificado como uno de los mejores sistemas de salud del mundo por el Global Retirement Index of International Living. No obstante, el coronavirus que ocasiona la enfermedad COVID-19 es un virus que cambia las reglas del juego drásticamente debido a su capacidad de generar picos drásticos de atención hospitalaria y saturar sistemas de salud que usualmente están preparados para diferentes tipos de emergencias. Debemos destacar la labor visionaria del doctor Daniel Quesada Rodríguez, coordinador del Centro de Atención de Emergencias y Desastres de la CCSS, quien durante años ha buscado construir resiliencia contra emergencias en el sistema hospitalario costarricense.

En nuestra experiencia acerca de la situación de inversión en el sistema de salud costarricense, la disminuida capacidad de investigación y desarrollo continúa siendo un punto ciego de extremo riesgo tanto para la salud como para las finanzas públicas. Un ejercicio de análisis previo nos sugiere que la capacidad del sistema de salud y su costo social depende de la intensidad con la que se efectúe investigación. Por ejemplo, contar con la capacidad de rápidamente adoptar protocolos internacionales depende directamente de cuánta inversión en infraestructura, equipamiento, personal de investigación y cooperación científica hay. Para COVID-19, esto hubiese implicado que una mayor cantidad de personas investigadoras en el área biomédica cuenten con la capacidad y los recursos de absorber rápidamente la información disponible y ponerla en acción. En nuestra experiencia, relacionada con el uso de tecnología para entender aspectos de la biología del cuerpo humano y los grandes retos médicos[3], se requiere inyectar inversión inmediata y romper barreras administrativas.

Los resultados de acciones no ocurren de la noche a la mañana. Las acciones que se tomen hoy se verán en varios días o semanas. Basados en los datos, lo veremos como un cambio sostenido en la tendencia de crecimiento exponencial, específicamente se detectan momentos extendidos, primero con menos casos cada día, y luego sin aumento de casos. Pueden ver este video que explica algo de esto.

Nuestra propuesta para Costa Rica

La velocidad de acción es la clave para mantener la seguridad y disponibilidad del sistema hospitalario y asegurar que medidas inteligentes de relajación de restricciones de distanciamiento social, así como otras medidas de naturaleza económica y social, puedan efectuarse después de haber superado la primera ola de COVID-19.

El corto plazo

Estas medidas inician con sostener el distanciamiento social y proveer la red de seguridad médica, económica y solidaria a personas vulnerables y trabajadoras en posiciones de riesgo sanitario, la pequeña y mediana industria, y a todos los sistemas institucionales sobre los que descansa el país. Estimamos que estas medidas, siguiendo el plan que esbozamos a continuación, podría extenderse entre 8 a 12 semanas en el mejor de los casos.

Simultáneamente, la prioridad central del Estado en este momento debe ser el procurar pruebas para al menos un 20% de la población, es decir, un millón de personas, y aplicarlas de manera agresiva. En este momento empiezan a aparecer pruebas rápidas a lo largo de la industria farmacéutica, y la CCSS en conjunto con el Ministerio de Comercio Exterior y la Coalición Costarricense de Iniciativas de Desarrollo (Cinde) están en la posición de negociar con diferentes proveedores, bajo reglas de extrema urgencia, la adquisición de esta cantidad de pruebas rápidas para personas asintomáticas. Sólo hacerlo para las que presentan síntomas implica estar pasos atrás de la pandemia.

En cuanto a la distribución de las mismas, existe un precedente en Costa Rica para distribuir y aplicar instrumentos de medición a lo largo del territorio nacional en un solo día: el proceso electoral costarricense, que logra medir la manifestación de voluntad de cerca de los tres millones cuatrocientas mil personas electoras. La experiencia del Tribunal Supremo de Elecciones, dada una prueba rápida para COVID-19 con la tecnología correcta y bajo estándares sanitarios estrictos en el proceso para preservar la salud de todos los presentes, es invaluable como modelo para efectuar el proceso de análisis. Con un costo de equipo, implementos de prueba y el costo de organización, estimamos un costo de $50 millones. Sea a través del empréstito planificado con Banco Interamericano de Desarrollo (BID), a través de la reserva presupuestaria de instituciones como la CCSS o el ICE u otras fuentes, dedicar $50 millones de dólares provee de manera inmediata datos para levantar selectivamente el proceso de distanciamiento posterior a la primera ola de casos que, insistimos, puede durar entre 8 a 12 semanas en estar bajo control.

Al mismo tiempo, necesitamos que la CCSS provea de manera inmediata datos anonimizados y, al mismo tiempo, mucho más detallados de la demografía de la población afectada por COVID-19 que incluya edades, contextos económicos, ubicación geográfica por barrio y distrito (no por casa), perfil de condiciones preexistentes y entorno familiar entre otros para crear escenarios tanto epidemiológicos para predicción de futuros requerimientos hospitalarios y de efectividad de medidas para evitar la propagación poblacional, como escenarios económicos a nivel distrital y por sector económico que permitan focalizar las medidas que se tomen a nivel microeconómico distrital hasta las decisiones macroeconómicas de manejo de divisas. Vivimos en una época de enormes volúmenes de datos, y hoy más que nunca, nuestra propuesta es más que viable. Para salvar la mayor cantidad de vidas posibles, necesitamos entender al menos un poco acerca de ellas.

¿Cómo utilizaremos estos datos? Primero, mediante una colaboración directa entre personas con un perfil científico en epidemiología, matemática, física, computación, estadística, análisis de datos, economía, geografía, y todas las ciencias naturales y exactas. El proceso de construcción de estos modelos necesita operar sin trabas institucionales, dirigido exclusivamente por la ciencia. Al mismo tiempo, debe ser un proceso cuyo resultado provea la menor incertidumbre y llevado a cabo de la forma más responsable posible para que sea un insumo inmediato al proceso de toma de decisiones mediante un flujo de conocimiento constante desde el proceso de modelado hasta alcanzar la realidad institucional. En efecto, hacemos un llamado a todas las personas cuya formación científica les permite contribuir: esto no es un simulacro, y este es el momento de actuar. Como profesionales en nuestras respectivas ramas, ser profesional implica tener la capacidad de aceptar y administrar riesgos, y este es el riesgo más importante que hemos enfrentado en muchas generaciones.

Segundo, mediante el uso de conocimiento científico internacional, acumulado, documentado y probado a través de situaciones dentro del país y a lo largo del mundo. Estos modelos siguen el espíritu de las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud, pero somos todos en la comunidad científica costarricense quienes debemos trabajar en los detalles únicos que correctamente se ajusten a la realidad nacional. Estos modelos se expresan mediante matemática que ha madurado a través de siglos y décadas, y de las cuales la comunidad científica es depositaria. En verdad podremos ver más lejos en esta emergencia si nos sostenemos sobre los hombros de gigantes.

Un aspecto esencial de esta emergencia es el ejercicio práctico de las relaciones comerciales y diplomáticas. Instamos al Ministerio de Relaciones Exteriores y Culto, al Ministerio de Ciencia, Tecnología y Telecomunicaciones (Micitt) y a la Embajada de Costa Rica en Corea del Sur a crear los ligámenes técnicos necesarios para trasladar la experiencia de pruebas masivas y procedimientos clínicos lo antes posible a la realidad costarricense. Simultáneamente, es indispensable alinear el sector de empresas transnacionales para identificar medidas conjuntas que permitan aprovechar el recurso bien formado que las compone y usar esas capacidades para mejorar los escenarios aún más.

Finalmente, este es el momento en donde el Consejo de Investigaciones en Salud (Conis) del Ministerio de Salud debe recibir el máximo apoyo posible, de tal forma que toda cooperación técnica destinada a poder evaluar rápidamente solicitudes nacionales e internacionales para ensayos clínicos tendientes a alcanzar una vacuna, o probar la efectividad de diversos medicamentos para casos severos y críticos. Para este fin, hacemos un llamado específico al MICITT, al Consejo Nacional para Investigaciones Científicas y Tecnológicas (Conicit) y a la Academia Nacional de Ciencias para que se contacte a la diáspora costarricense con el fin de asistir al CONIS y a personas especialistas médicas en todas las áreas posibles.

El mediano plazo

A mediano plazo, y suponiendo que el proceso de distanciamiento físico de personas es efectivo y que se efectúan pruebas en la intensidad que sugerimos, será posible relajar las medidas de distanciamiento a partir de evidencia. Cada distrito donde no se registren casos podrá aumentar sus actividades, evitando contacto con distritos donde al menos un paciente se haya reportado. En el caso de distritos en aislamiento, estos pueden recibir el apoyo económico necesario para sostener la salud y la economía local y la de sus habitantes. Los datos nos ayudan a priorizar y enfocar donde las necesidades sean más apremiantes.

Conforme se relajan las restricciones internas, es posible además crear protocolos para reactivar lo turístico. Países con estándares similares de pruebas como los descritos aquí pueden ser sujetos a ingreso. Con la existencia de una prueba rápida, el ingreso de personas por vía aérea y marítima ocurriría siempre y cuando un 25% de quienes arriban verifiquen que no están contagiadas. Si al menos una persona es positiva en la prueba, toda la tripulación y pasajeros serían puestas en cuarentena obligatoria con las medidas de salud necesarias. Adicionalmente, toda persona extranjera debería reportar su ubicación dos veces al día a instancias sanitarias mientras no se haya aplicado una vacuna a nuestra población, y quien incumpla sería sujeto a deportación inmediata.

El largo plazo

El mensaje de COVID-19 al país al largo plazo es contundente: es indispensable incrementar la inversión del Estado en recursos científicos, tecnológicos y educativos accionables para que, en momentos como este, sea posible moverse tan rápidamente como sea necesario. En esto consiste la diferencia entre la respuesta de Corea del Sur y Suecia, y la costarricense: en ambos países, equipos de personas investigadoras se integraron más allá del ámbito universitario tradicional y han permitido establecer escenarios que representan alternativas para la política pública.

Costa Rica necesita a partir de este momento reconocer y adoptar políticas basadas en evidencia. Adicionalmente, es indispensable diversificar aún más la base de ingresos global y mover al país hacia la producción de base científico-tecnológica que reduzca nuestra dependencia en turismo. Estimamos que existen dos grandes escenarios en el futuro de Costa Rica después de COVID-19. El primero es uno en donde medidas efectivas se tomen rápida y acertadamente, incluyendo la universalización de una vacuna cuando exista, y los empréstitos internacionales sean de la magnitud suficiente para sostener a quienes son más vulnerables en nuestra población mientras ocurre un ajuste en la dirección productiva nacional; este proceso, post-vacuna, podría tomar entre dos a tres años. El segundo escenario extremo es donde la población no toma seriamente a COVID-19, donde medidas basadas en evidencia no se toman y por ende el sistema de salud y seguridad social entra en colapso. Este es el peor de todos los mundos posibles, porque resultaría en uno donde cualquier empréstito y apoyo internacional sería para reconstruir el país, tal como ocurre en una guerra, y no para defenderlo o mejorarlo.

Comentario Final

Al igual que Costa Rica tiene un amplio panorama de oportunidades globales que necesita aprovechar, el país está sujeto a riesgos globales que serán posiblemente más y mucho más severos. Pero en lo inmediato, COVID-19 es la amenaza más grande que el país ha enfrentado, y por ende, debemos hacerlo con todas las mejores herramientas posibles para tratar de evitar la crisis sanitaria masiva cercana, y la recesión y crisis económica que le sigue.

Para que las estrategias contra COVID-19 sean las mejores, los modelos y los datos creados responsablemente deben tomar precedencia sobre las relaciones públicas y la política, pues a la naturaleza no podemos engañarla.

Aquí puede descargar las dos cartas enviadas al ministerio de Salud.

[1] Salamanca, J. & Núñez-Corrales, S. (2019) Social viscosity, fluidity and turbulence in collective perceptions of color: an agent-based model of color scale convergence. The Computational Social Science (CSS 2019) Annual Conference. Santa Fe NM, Oct 24 – 27.
[2] Núñez-Corrales, S., Gasser, L. (2018) Scalable social simulation: an evaluation of modeling frameworks as cyberinfrastructures and the design-test of a new approach. SPR-BRiMS 2018. George Washington University, Washington DC, USA, July.
[3] Jakobsson, E., Kindratenko, V., Lipka, A., Núñez-Corrales, S. (2018) Accelerating multiple hypothesis testing through GPU/FPGA hardware accelerators and quantum computing infrastructure: Application to genome-wide association studies. CCBGM Biannual Meeting. Mayo Civic Center, Rochester MN.