神经病理及神经放射学研究认为：
⑴患者存在包括大脑和小脑在内的普遍脑萎缩及普遍的大脑皮层锥形细胞树突数目减少，树突、突触形成不良
⑵全脑神经元细胞的体积减小，无活动性神经变性的证据，无明显神经元数目减少。
⑶前脑胆碱能神经元数目减少，此区域是大脑皮层胆碱能神经元的主要区域。
⑷基底节神经元细胞内黑色素减少，此区域神经元数目是否减少报道不一，但有细胞死亡的证据，未见到神经变性的表现。
⑸单光子衍射CT(SPECT）示2～3岁Rett综合征患儿的脑血流灌注类型相当于2～3个月的正常婴儿，病理结果示脑异常的程度与死亡时症状的严重性密切相关。