Mesolimbinen reitti on aivopiiri, joka riippuu välittäjäainesta dopamiinista. Se mahdollistaa tottumuksen muodostumisen yhdistämällä tietyt käyttäytymiset nautinnon tunteeseen. Tästä syystä sitä kutsutaan myös aivojen palkkiopoluksi, ja se on huumeriippuvuuden tutkimuksen painopiste. Koska dopamiinin toimintahäiriö on liitetty skitsofreniaan ja liikehäiriöihin, näitä sairauksia hoitavat lääkkeet ovat vuorovaikutuksessa mesolimbisen reitin kanssa monimutkaisilla tavoilla, jotka joskus johtavat psykiatrisiin ja fyysisiin sivuvaikutuksiin.
Keskushermostossa mesolimbinen reitti kulkee keskiaivojen ventraalisesta tegmentaalisesta alueesta ohimolohkon limbisen järjestelmän – hippokampuksen, amygdalan ja nucleus accumbensin – läpi. Viimeinen rakenne on vastuussa dopamiinin vapautumisesta, joka viestii nautinnosta tai palkkiosta monille aivoalueille. Välittäjäaineet, kuten GABA ja glutamaatti, hillitsevät myös reitin toimintaa, mutta dopamiinille reagoivat hermosolut vaikuttavat sen päätoimintoihin. Jyrsijöillä mesolimbisen piirin tuhoutuminen johtaa riippuvuuden himon, motivaation ja lisääntyneen letargian menetykseen.
Aivojen palkitsemisjärjestelmä moduloi käyttäytymistä nautinnon kautta ja toimii rinnakkain samanlaisen pelko- ja vastenmielisyyspiirin kanssa, joka antaa negatiivista palautetta epämiellyttäviin tilanteisiin. Kun nautinnollinen ärsyke koetaan, mesolimbinen reitti aktivoituu, jolloin nucleus accumbens vapauttaa dopamiinia. Myös tunne- ja oppimispiirit aktivoituvat yhdistäen ärsykkeen mukana oleviin positiivisiin tunteisiin. Suuret huumeet ja jopa nautinnolliset tottumuksia muodostavat toiminnot lisäävät mesolimbista aktiivisuutta. Ajan myötä aivot herkistyvät, ja suurempia määriä välittäjäainetta on vapautettava saman nautintokokemuksen tarjoamiseksi.
Jotkut tutkijat väittävät, että skitsofrenia johtuu mesokortikaalisen ja mesolimbisen reitin häiriöstä. Dopamiinihypoteesiksi kutsuttu tämä on kiistanalainen keskustelu psykofarmakologiassa. Kannattajat huomauttavat, että monet psykiatriassa käytetyt antipsykoottiset lääkkeet estävät dopamiinin sitoutumisen sen hermosolureseptoreihin, ja panevat merkille Parkinsonin taudin hoidossa dopaminergisiä reittejä tehostavien lääkkeiden skitsofrenian kaltaiset sivuvaikutukset. Kriitikot esittävät todisteita siitä, että jotkut lääkkeet vähentävät psykoosia ilman selkeää mekanismia ja että dopamiinipitoisuuden lasku ei heti paranna oireita. He väittävät myös, että stressi tai muut ympäristöolosuhteet voivat muuttaa yksittäisiä aivoja.
Mesolimbisen reitin voimistuminen tai lisääntynyt herkkyys voi tapahtua vasteena tietyille psykiatrisille lääkkeille. Jotkut potilaat kokevat suhteellisen harvinaista psykiatristen oireidensa nousua, mikä johtaa psykoosin voimistumiseen. Tardiiviksi dysfreniaksi kutsuttu ongelma voi ilmetä sen jälkeen, kun potilaat ottavat tiettyjä antipsykoottisia lääkkeitä, jotka vaikuttavat mesolimbiseen reittiin, yleensä salpaamalla reseptoreita. Koska dopamiini on tärkeä myös nigrostriataalisen motoriikin säätelylle, psykoosilääkkeet voivat vaikuttaa hermo-lihastoimintoihin estämällä tämän piirin, mikä aiheuttaa tardiiville dyskinesioille ominaisia spastisia tahattomia liikkeitä.