Investigadores del Instituto Max Planck encuentran reglas universales que rigen sobre los viajes de los seres humanos. Este estudio representa un gran avance para la predicción matemática de la propagación de epidemias.
El aumento de la movilidad humana es una causa fundamental de la distribución geográfica de las epidemias modernas. Las bacterias y los virus pueden ser transportados a grandes distancias y transmitirse a otras personas. Con el fin de comprender y predecir la propagación de las enfermedades, es necesario conocer las reglas estadísticas que rigen los viajes humanos.
Los estudios cuantitativos, sin embargo, llegan a ser muy complejos, porque la gente se mueve en distancias cortas y largas, utilizando diversos medios de transporte (aviones, trenes, automóviles, entre otros.). Científicos del Instituto Max Planck para la Dinámica y la Autoorganización de Gotinga, la Universidad de Gotinga, y la Universidad de California, Santa Barbara, han encontrado un truco para determinar estas reglas. Ellos tenían la idea de evaluar los datos de un juego de internet populares de EE.UU. en el que los participantes pueden registrar un billete de un dólar para la diversión y supervisar su circulación geográfica. Como los virus, el dinero es transportado por la gente de un lugar a otro y sorprendentemente, los científicos descubrieron que los movimientos humanos siguen lo que se conoce como leyes de escala universal. Ellos desarrollaron una teoría matemática que describe los movimientos observados de viajeros sorprendentemente bien en distancias de pocos kilómetros a unos pocos miles. El estudio representa un gran avance para el modelado matemático de la propagación de epidemias.
La propagación mundial de la enfermedad - en particular, las pandemias con consecuencias desastrosas para la salud humana y la economía - se ha convertido en una seria amenaza en el mundo globalizado de intenso comercio internacional, la creciente movilidad, y aumento de la intensidad del tráfico. Recordemos la gripe aviar, la latente y posible aparición de un nuevo humano "supervirus", y una posible pandemia de gripe en todo el mundo, justifican largamente el desarrollo de modelos predictivos que permitan determinar los costos que debera asumirse a nivel equipamiento, cantidad de medicos y personal de apoyo, medicinas y capacidad hospitalaria en las zonas donde se estara expandiendo la enfermedad.
La causa principal de la propagación geográfica de las enfermedades es el movimiento de las personas infectadas de un lugar a otro. Pandemias históricas, como la peste del siglo 14, sólo se movían lentamente en los frentes a través de las áreas geográficas, ya que en la Edad Media la población por lo general sólo podía viajar unos cuantos kilómetros al día. La velocidad con que las epidemias podrían extenderse por lo tanto se mantiene bajo control. Tomó la plaga de entonces de tres años para subir el continente europeo, de sur a norte, con una tasa promedio de expansión de unos dos kilómetros al día.
Pero la gente hoy en día se mueven a grandes distancias en cortos períodos de tiempo. Por lo tanto, podemos esperar que las futuras pandemias se extenderá de acuerdo con otras reglas, y más rápidamente. La rápida propagación mundial de SARS (síndrome respiratorio agudo severo) ya ha demostrado esto.
Para describir la propagación de la enfermedad moderna, utilizando modelos matemáticos, y para desarrollar una manera de predecir como se propagan, es necesario un conocimiento cuantitativo de la conducta de las personas que viajan a varias escalas de distancia. Lamentablemente, hasta ahora, no se ha sido capaz de cuantificar las características de los viajes humanos y ello no es extraño, porque hoy en día, la gente utiliza medios muy diversos de transporte. En destinos cortos y a distancias medias, la gente usa bicicletas, coches y trenes. En destinos más largos, los aviones son los usuales. Con el fin de obtener un conjunto de datos completa sobre los viajes humanos, el flujo de transporte tendría que ser medido, en forma nacional e internacional, durante un largo período de tiempo y ello parecería ser casi imposible.
Los Dres. Brockmann, Hufnagel L, y Geisel, físicos teóricos del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización de Gotinga, la Universidad de Gotinga, y la Universidad de California en Santa Barbara, han encontrado una forma innovadora que salva estas dificultades, y determina las normas que rigen los viajes humanos con una alta precisión.
En lugar de los movimientos de los individuos, los investigadores estudiaron la circulación geográfica de los billetes que los viajeros lleven de un lugar a otro. Los físicos analizaron los datos de un juego de Internet en EE.UU. denominado Bill-Tracking (seguimiento de monedas). La idea del juego es simple: un gran número de billetes es marcado y puesto en circulación. Si una persona recibe un billete marcado, la persona puede registrar en línea su ubicación actual y devolver el billete para el fondo. Mientras tanto sitio web se ha vuelto tan popular que unos 50 millones de billetes ya se han registrado de esta manera.
El Dr. Brockmann, del Instituto Max Planck para la Dinámica y la Autoorganización, dice, "nos dimos cuenta de q,mue la enorme cantidad de datos, así como la resolución geográfica y temporal de la factura de seguimiento, nos permiten sacar conclusiones sobre las características estadísticas de los viajes humanos, independientemente de los medios de transporte utilizados. Estábamos esperando para determinar las características típicas de este comportamiento indirectamente y con gran precisión ".
Esta esperanza fue llevado a cabo más allá de las expectativas. En los datos sobre el movimiento, los científicos descubrieron las leyes universales de escala que se encuentran en la raíz del comportamiento de los viajes humanos. Los científicos ya están familiarizados con las leyes de escala similar de sistemas físicos y biológicos - por ejemplo, la turbulencia de flujos y los sistemas caóticos. Lars Hufnagel, de la Universidad de California en Santa Barbara, dice que "lo que es asombroso acerca de las leyes de escala en particular es el hecho de que están determinadas por dos parámetros universales solamente. Este resultado nos sorprendió a todos."
Hasta ahora, los numerosos modelos de la distribución geográfica de la enfermedad se basa en el supuesto de que los virus se dispersan por áreas geográficas en forma similar a la difusión de las partículas finas de polvo en la superficie del agua. Estos modelos estándar para describir la propagación de onda de las pandemias históricas con bastante éxito. Sin embargo, las investigaciones por los científicos de Gotinga ahora muestran claramente que no podemos utilizar los modelos estándar para comprender la propagación de epidemias modernas. Dirk Brockmann concluye que "la consecuencia de estos resultados es que los nuevos conceptos teóricos deben ser desarrollados para comprender la distribución geográfica de las enfermedades modernas."
En base a este análisis, los físicos fueron capaces de desarrollar una teoría matemática de que los viajes humanos coincide, exactamente con las leyes de escala desde una distancia de pocos kilómetros a unos pocos miles. Debido a que los mecanismos de transmisión de enfermedades entre los seres humanos ya están bien entendidos, los científicos pueden utilizar la nueva teoría para investigar nuevos modelos que describen la propagación mundial de enfermedades mucho más realista. Profesor Theo Geisel, director del Instituto Max Planck para la Dinámica y la Autoorganización, señala que "estamos optimistas de que este mejorará drásticamente las predicciones sobre la distribución geográfica de las epidemias".
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