Mezolimbinis kelias yra smegenų grandinė, kuri priklauso nuo neurotransmiterio dopamino. Tai leidžia susiformuoti įpročius, susiejant tam tikrą elgesį su malonumo pojūčiu. Dėl šios priežasties jis taip pat vadinamas smegenų atlygio keliu ir yra priklausomybės nuo narkotikų tyrimų dėmesio centre. Kadangi dopamino sutrikimas buvo susijęs su šizofrenija ir judėjimo sutrikimais, vaistai, gydantys šias ligas, sąveikauja su mezolimbiniu keliu sudėtingais būdais, kurie kartais sukelia psichinį ir fizinį šalutinį poveikį.
Centrinėje nervų sistemoje mezolimbinis kelias eina iš vidurinių smegenų ventralinės tegmentinės srities per smilkininės skilties limbinę sistemą – hipokampą, migdolinį kūną ir branduolį. Paskutinė struktūra yra atsakinga už dopamino, kuris daugeliui smegenų regionų signalizuoja malonumą ar atlygį, išsiskyrimą. Neurotransmiteriai, tokie kaip GABA ir glutamatas, taip pat mažina šio kelio veikimą, tačiau jo pagrindines funkcijas veikia neuronai, reaguojantys į dopaminą. Graužikams mezolimbinės grandinės sunaikinimas sukelia priklausomybės potraukį, motyvaciją ir padidėjusį mieguistumą.
Smegenų atlygio sistema moduliuoja elgesį per malonumą, veikdama kartu su panašia baimės ir nepasitenkinimo grandine, kuri suteikia neigiamą grįžtamąjį ryšį nemaloniose situacijose. Kai patiriamas malonus dirgiklis, suaktyvinamas mezolimbinis kelias, todėl branduolys išskiria dopaminą. Taip pat aktyvuojamos emocinės ir mokymosi grandinės, susiejančios stimulą su teigiamais jausmais. Pagrindiniai vaistai ir net maloni įpročius formuojanti veikla skatina mezolimbinio aktyvumo padidėjimą. Laikui bėgant smegenys tampa desensibilizuotos ir turi būti išleistas didesnis neuromediatoriaus kiekis, kad būtų suteiktas toks pat malonumas.
Kai kurie mokslininkai teigia, kad šizofrenija atsiranda dėl mezokortikinio ir mezolimbinio kelio sutrikimo. Tai, vadinama dopamino hipoteze, yra prieštaringa psichofarmakologijos diskusija. Šalininkai atkreipia dėmesį į tai, kad daugelis psichiatrijoje naudojamų antipsichozinių vaistų blokuoja dopamino prisijungimą prie jo neuronų receptorių, ir atkreipia dėmesį į į šizofreniją panašų šalutinį vaistų, vartojamų dopaminerginiams Parkinsono ligos gydymo keliams stiprinti, poveikį. Kritikai pateikia įrodymų, kad kai kurie vaistai mažina psichozę, neturėdami aiškaus mechanizmo, ir kad dopamino kiekio sumažėjimas iš karto nepagerina simptomų. Jie taip pat teigia, kad atskirų smegenys gali būti pakeistos dėl streso ar kitų aplinkos sąlygų.
Reaguojant į tam tikrus psichikos vaistus, gali padidėti mezolimbinio kelio reguliavimas arba padidėjęs jautrumas. Kai kuriems pacientams gana retai pasireiškia psichikos simptomų padidėjimas, dėl kurio sustiprėja psichozė. Vadinama vėlyvąja disfrenija, problema gali pasireikšti po to, kai pacientai vartoja tam tikrus antipsichozinius vaistus, veikiančius mezolimbinį kelią, dažniausiai blokuodami receptorius. Kadangi dopaminas taip pat svarbus kontroliuojant nigrostrialinį motorinį kelią, antipsichoziniai vaistai gali paveikti neuromuskulinę funkciją, blokuodami šią grandinę, sukeldami spazminius nevalingus judesius, būdingus vėlyvajai diskinezijai.