El deterioro cognitivo asociado al envejecimiento comienza en la mediana edad y progresa lentamente durante el resto de la vida. Esta disminución se ha relacionado con la hipofunción del receptor NMDA y con una reducción de los niveles cerebrales de D-serina, su co-agonista endógeno. En el presente trabajo, abordamos si la suplementación con D-serina podría prevenir el detrimento de la flexibilidad cognitiva durante el envejecimiento. Para responder a esto, entrenamos a ratas Wistar macho jóvenes (de 6 meses), de mediana edad (de 18 meses) y envejecidas (de 24 meses) en una tarea de aprendizaje inverso. Las ratas de mediana edad y envejecidas muestran un mayor número de errores perseverativos durante la evaluación de la flexibilidad cognitiva en comparación con las ratas jóvenes. Sin embargo, las ratas que fueron suplementadas crónicamente con D-serina (2 meses antes de la prueba de flexibilidad cognitiva) no mostraron diferencias en esta tarea en comparación con las ratas jóvenes. Asimismo, utilizamos la técnica de resonancia magnética funcional para explorar la conectividad funcional cerebral en estado de reposo de las áreas cerebrales relacionadas con la flexibilidad cognitiva. Los grupos de mediana edad y envejecidas tuvieron una reducción significativa en la conectividad funcional entre la corteza frontal y la corteza retrosplenial y de manera similar entre la corteza frontal y la corteza cingulada. Así como se observó con el comportamiento, la suplementación con D-serina evitó una disminución en la conectividad funcional cerebral de las ratas envejecidas, haciéndolas comparables con las ratas jóvenes. Paralelamente, las neuronas de la corteza frontal de las ratas de mediana edad y las envejecidas tratadas con D-serina muestran más espinas dendríticas que sus contrapartes que recibieron vehículo. En conclusión, la D-serina previene la disminución en las espinas neuronales frontales, la conectividad funcional y la flexibilidad cognitiva en ratas de mediana edad y mayores, haciéndolas comparables a las ratas jóvenes.