神經病理及神經放射學研究認為：
⑴患者存在包括大腦和小腦在內的普遍腦萎縮及普遍的大腦皮層錐形細胞樹突數目減少，樹突、突觸形成不良
⑵全腦神經元細胞的體積減小，無活動性神經變性的證據，無明顯神經元數目減少。
⑶前腦膽堿能神經元數目減少，此區域是大腦皮層膽堿能神經元的主要區域。
⑷基底節神經元細胞內黑色素減少，此區域神經元數目是否減少報道不一，但有細胞死亡的證據，未見到神經變性的表現。
⑸單光子衍射CT(SPECT）示2～3歲Rett綜合征患兒的腦血流灌注類型相當于2～3個月的正常嬰兒，病理結果示腦異常的程度與死亡時癥狀的嚴重性密切相關。