Nathaniel Kleitman (* 26. April 1895 in Chișinău; † 13. August 1999 in Los Angeles) war ein US-amerikanischer Schlafforscher.

Er gilt als Vater der modernen Schlafforschung und ist Autor des wegweisenden Buches "Sleep and Wakefulness" von 1939.

1953 war er einer der Entdecker des REM-Schlafs, der ursprünglich von seinem Doktoranden Eugene Aserinsky gefunden wurde. Kleitman und Aserinsky wiesen Zusammenhänge mit Traumphasen nach. Sie veröffentlichten darüber 1953 in der Zeitschrift Science.

Ein weiterer seiner Doktoranden, der an diesen frühen Forschungen zum REM-Schlaf beteiligt war, war William C. Dement (später Professor und Leiter des Schlaflabors an der Stanford University). Während Aserinsky 1953 die Universität Chicago verließ, baute Kleitman mit Dement in den 1950er Jahren die Schlafforschung unter anderem zum REM-Schlaf mit dem Elektroenzephalogramm und anderen Messungen an seinem Labor in Chicago aus. Häufig benutzte er sich oder seine zwei Töchter als Versuchsobjekte. Einmal durchstand er 180 Stunden Schlafentzug. Im Juni 1938 lebte er einen Monat mit seinem Mitarbeiter Bruce Richardson in der Mammut-Höhle in Kentucky, um den Schlafrhythmus ohne äußere Einflüsse zu studieren.

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